La electricidad y el magnetismo están estrechamente relacionados, lo que lleva a la adopción del términoelectromagnetismopara describir fenómenos asociados. De hecho, la medida en que esto es cierto eludió en gran medida a los científicos hasta la segunda mitad del siglo XIX, cuando James Clerk Maxwell, basándose en el trabajo de estimados físicos antes que él, produjo su famoso conjunto de cuatro ecuaciones diferenciales (cálculo) que unen varias propiedades de los campos magnéticos y campos eléctricos.
Comprensiónflujo magnético, o las líneas del campo magnético que pasan a través de un plano geométrico definido llamadoárea de vectores, conduce a varios fenómenos físicos importantes, que incluyeninducción electromagnética, o la generación de fuerza electromotriz (EMF).
¿Qué es el flujo magnético?
El flujo magnético total es esencialmente una medida decuántas líneas de campo magnético pasan a través de un área de superficie determinada A- es decir, una medida de la fuerza del campo magnético. Más formalmente se define como:
\ Phi_B = B \ cdot A = BA \ cos {\ theta}
donde θ es el ángulo entre el campo magnético B yla perpendicular a Aen la región definida.
- El campo magnético B, o eldensidad de flujo magnético por unidad de área, se mide en tesla (T) en unidades SI, mientras que A es el área por la que pasa el campo en m2. La unidad SI de flujo magnético es el weber (Wb), donde Wb = T⋅m2.
Si B no es uniforme en la superficie de A, la definición de cálculo es que Φ = ∫B⋅dA. Esta función integral de superficie significa que los valores de flujo a través de porciones casi infinitamente pequeñas de A se determinan de forma independiente y se suman para obtener un valor compuesto.
¿Cuál es la importancia del flujo magnético?
Ley de Gauss: El flujo magnético neto a través de una superficie cerrada. es 0. Esta es la segunda de las ecuaciones de Maxwell y es consistente con la idea de que no hay monopolos magnéticos.
No importa cuán pequeño sea el volumen que elija, un campo magnético siempre se puede describir como que incluye un dipolo o una pequeña barra magnética invisible. Esto contrasta con los campos eléctricos, que son generados por cargas puntuales (o matrices de cargas puntuales aislables).
Ley del electromagnetismo de Faraday:Inducidofuerza electromotriz(EMF) en una bobina de alambre con N vueltas es N multiplicado por el cambio de flujo con el tiempo:
EMF = N \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t}
El flujo se puede cambiar en el tiempo variando B, alterando el área de la sección transversal A o cambiando el ángulo entre B y A girando la bobina o la fuente de campo.
- EMF tiene unidades de voltaje (diferencia de potencial), no fuerza. Se le llama "fuerza" porque el voltaje es lo que induce a las cargas a moverse, produciendo corriente, en primer lugar.
Ley de Lenz:La corriente eléctrica inducida fluye en una dirección que se opone al cambio que la provocó. Por ejemplo, supongamos que tiene una bobina de cable no conectada a ninguna fuente de alimentación.
Imagine mover una barra magnética a lo largo en el medio de la bobina a lo largo de su eje, como insertar una varilla en el medio de un tubo largo sin tocar los lados del tubo. Este campo aumentado en la bobina induce a que la corriente fluya en una dirección tal que genera un campo magnético opuesto al aumento.
Si repite este procedimiento después de intercambiar los extremos del polo sur y polo norte del imán, el cambio producido es igual en magnitud y en dirección opuesta en comparación con el primer caso, y la corriente fluirá en la dirección opuesta como un resultado.