El flujo magnético se define como la cantidad física que describe la cantidad de campo magnético que atraviesa una superficie determinada. Es una medida de cuántas líneas de campo magnético pasan a través de una superficie en un determinado ángulo.
Para entender mejor esta definición, imagina una región en el espacio con un campo magnético, como el campo alrededor de un imán. Ahora, coloquemos una superficie plana en esta región, que puede ser una superficie real o imaginaria, y que tiene un área definida.
Fórmula
El flujo magnético a través de esta superficie se calcula multiplicando el valor del campo magnético en cada punto de la superficie por el área de esa superficie y luego multiplicando todo por el coseno del ángulo entre la dirección del campo magnético y el vector normal a la superficie.
La fórmula que expresa matemáticamente este concepto es la siguiente:
Φ = B * A * cos(θ)
Donde:
-
Φ es el flujo magnético en weber (Wb).
-
B es la densidad del flujo magnético en tesla (T).
-
A es el área de la superficie perpendicular al campo magnético en metros cuadrados (m²).
-
θ es el ángulo entre la dirección del campo magnético y el vector normal a la superficie.
El flujo magnético se mide en unidades llamadas "Weber" (Wb) en el Sistema Internacional de Unidades (SI).
Densidad de flujo magnético
Por otro lado, la densidad de flujo magnético, que se representa con la letra "B", es una cantidad vectorial que describe la intensidad del campo magnético en un punto específico del espacio.
La densidad de flujo magnético (B) en un punto está relacionada con la cantidad de líneas de campo magnético que pasan a través de una superficie perpendicular a la dirección del campo.
Matemáticamente, la densidad de flujo magnético se define como la cantidad de flujo magnético (Φ) que atraviesa una unidad de área perpendicular al campo magnético en ese punto:
B = Φ / A
Donde:
-
B es la densidad de flujo magnético (inducción magnética) en tesla (T).
-
Φ es el flujo magnético que atraviesa una superficie perpendicular al campo, medido en weber (Wb).
-
A es el área de la superficie perpendicular al campo magnético en metros cuadrados (m²).
Su unidad, el tesla, es equivalente a un weber por metro cuadrado (T = Wb/m²). Otra unidad comúnmente utilizada para expresar la densidad de flujo magnético es el gauss, donde 1 T = 10,000 gauss (1 mT = 1 gauss).
Instrumentos para medir el flujo magnético
Existen varios instrumentos y dispositivos utilizados para medir el flujo magnético en diversas aplicaciones. Algunos de los instrumentos más comunes son:
-
Medidores de Gaussímetros: miden en unidades de Gauss (G). Son ampliamente utilizados para medir campos magnéticos en aplicaciones industriales, como inspección de imanes y materiales magnéticos.
-
Medidores de Teslametros: miden en unidades de Tesla (T). Son más precisos que los gaussímetros y se emplean en aplicaciones más especializadas, como en laboratorios de investigación y estudios científicos.
-
Bobina de Helmholtz: Esta es una configuración de dos bobinas idénticas colocadas a una distancia específica una de la otra. Se utiliza para generar campos magnéticos uniformes y conocidos en un área definida, lo que permite calibrar y verificar otros dispositivos de medición.
-
Sonómetros de flujo magnético: Son instrumentos especializados que utilizan efectos de vibración o sonidos producidos por objetos ferromagnéticos en un campo magnético. Estos sonidos se correlacionan con la densidad del flujo y permiten realizar mediciones indirectas.
-
Inductómetros: Estos dispositivos se utilizan para medir la inductancia en bobinas, y a partir de esta medida, es posible obtener información sobre el flujo magnético presente.
-
Sensores Hall: Los sensores Hall son dispositivos semiconductores que pueden medir directamente la densidad de flujo. Se utilizan en aplicaciones como la detección de campos magnéticos en motores, dispositivos electrónicos y sistemas de navegación.
-
Magnetómetros: son instrumentos que miden la intensidad y dirección del campo magnético en un punto específico.
Aplicaciones que utilizan el flujo magnético
El conocimiento del flujo magnético es esencial en diversas aplicaciones y campos de la ciencia y la tecnología. Algunas de las principales aplicaciones donde es importante conocer el flujo magnético son las siguientes:
-
Industria eléctrica y generación de energía: En la industria eléctrica se utiliza en generadores y transformadores para la producción, transmisión y distribución de energía eléctrica.
-
Electrónica y tecnología de semiconductores: algunos dispositivos como sensores magnéticos, microchips, discos duros y otros componentes utilizan campos magnéticos para su funcionamiento.
-
Medicina: En medicina, se utilizan imágenes de resonancia magnética (IRM) para obtener información detallada sobre tejidos y órganos del cuerpo humano. La resonancia magnética se basa en la manipulación y detección del flujo magnético generado por los átomos de hidrógeno en el cuerpo.
-
Geofísica y navegación: En geofísica, el estudio del campo magnético terrestre ayuda a entender la estructura interna del planeta. Además, en la navegación, las brújulas utilizan el flujo magnético para determinar la dirección.
-
Control y estabilización de sistemas: En algunas aplicaciones, como la estabilización de sistemas de control, es importante conocer y compensar los efectos de los campos magnéticos para evitar interferencias o efectos indeseados.
-
Industria metalúrgica y de materiales: el conocimiento del flujo magnético es útil en pruebas de calidad, inspección de materiales ferromagnéticos y control de procesos de fabricación.
-
Transporte y levitación magnética: En aplicaciones de transporte, como trenes de levitación magnética (Maglev), esta propiedad física se utiliza para la propulsión y el control del vehículo sin contacto físico con las vías a través de electroimanes.
