5.2: Magnetohidrodinámica

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Un dispositivo magnetohidrodinámico convierte la energía magnética hacia o desde la energía eléctrica mediante el uso de un líquido conductor o plasma. Similar al efecto Hall, la física fundamental del efecto magnetohidrodinámico se describe mediante la ecuación de fuerza de Lorentz, Ecuación 5.1.1. La diferencia es que el efecto magnetohidrodinámico ocurre en líquidos conductores o plasmas mientras que el efecto Hall ocurre en conductores sólidos o semiconductores sólidos. Otro efecto relacionado, que también es descrito por la ecuación de fuerza de Lorentz, es el efecto electrohidrodinámico, discutido en la Sec. 10.5. La diferencia es que el efecto magnetohidrodinámico involucra campos magnéticos mientras que el efecto electrohidrodinámico involucra campos eléctricos.

La materia se puede encontrar en estado sólido, líquido o gaseoso. Un plasma es otro posible estado de la materia. Un plasma está compuesto por partículas cargadas, pero un plasma no tiene carga neta. Cuando un sólido se calienta, se funde en un líquido. Cuando se calienta un líquido, se evapora en un gas. Cuando se calienta un gas, las partículas chocarán entre sí con tanta frecuencia que el gas se ioniza. Este gas ionizado es un plasma [3]. Cuando los iones en un líquido conductor o un plasma fluyen en presencia de un campo magnético perpendicular al flujo de iones, se produce una tensión.

Este efecto magnetohidrodinámico fue observado por primera vez por Faraday en 1831 [3]. En la década de 1960, hubo interés en construir dispositivos magnetohidrodinámicos donde el medio conductor fuera un plasma. Estos dispositivos normalmente operaban a altas temperaturas, en el rango de 3000-4000 K [60]. Sin embargo, el progreso fue limitado debido a que pocos materiales pueden soportar temperaturas tan altas. Más recientemente, los ingenieros han utilizado este principio para construir bombas, válvulas y otros dispositivos para sistemas microfluídicos [61] [62]. Estos dispositivos de temperatura ambiente pueden controlar el flujo de líquidos conductores mediante el uso de un campo magnético externo.