14.3: Unidades Magnéticas de Medida

Primero, necesitamos conocer las diversas cantidades asociadas con el magnetismo. Hay bastantes cantidades más por tratar en los sistemas magnéticos que en los sistemas eléctricos. Con la electricidad, las cantidades básicas son Voltaje (E), Corriente (I), Resistencia (R) y Potencia (P). Los tres primeros están relacionados entre sí por la Ley de Ohm (E=IR; I=E/R; R=E/I), mientras que el Poder está relacionado con voltaje, corriente y resistencia por la Ley de Joule (P=IE; P=I ² R; P=E ² /R).

Con magnetismo, tenemos las siguientes cantidades para tratar:

Fuerza Magnetomotiva —La cantidad de fuerza de campo magnético, o “empuje”. Análogo al voltaje eléctrico (fuerza electromotriz).

Flujo de campo —La cantidad de efecto de campo total, o “sustancia” del campo. Análogo a la corriente eléctrica.

Intensidad de campo —La cantidad de fuerza de campo (mmf) distribuida sobre la longitud del electroimán. A veces se conoce como Fuerza Magnetizante.

Densidad de flujo —La cantidad de flujo de campo magnético concentrado en un área determinada.

Rreluctancia —La oposición al flujo del campo magnético a través de un volumen dado de espacio o material. Análogamente a la resistencia eléctrica.

Permeabilidad —La medida específica de la aceptación del flujo magnético de un material, análoga a la resistencia específica de un material conductor (ρ), excepto inversa (mayor permeabilidad significa un paso más fácil del flujo magnético, mientras que una mayor resistencia específica significa un paso más difícil de corriente eléctrica).

Pero espera.. ¡la diversión apenas comienza! No solo tenemos más cantidades que hacer un seguimiento con magnetismo que con electricidad, sino que tenemos varios sistemas diferentes de medida unitaria para cada una de estas cantidades. Al igual que con las cantidades comunes de longitud, peso, volumen y temperatura, tenemos sistemas ingleses y métricos. Sin embargo, en realidad hay más de un sistema métrico de unidades, ¡y se utilizan múltiples sistemas métricos en las mediciones de campo magnético! Uno se llama cgs, que significa C entimeter- G ram- S econd, denotando las medidas de raíz en las que se basa todo el sistema. El otro se conocía originalmente como el sistema mks, que representaba M eter- K ilograma- S econd, que posteriormente se revisó a otro sistema, llamado rmks, que significa R M eter- K ilograma- S econd. Esto terminó siendo adoptado como estándar internacional y renombrado SI (S ysteme I nternational).

Y sí, el símbolo µ es realmente el mismo que el prefijo métrico “micro”. Esto me parece especialmente confuso, usando exactamente el mismo carácter alfabético para simbolizar tanto una cantidad específica como un prefijo métrico general!

Como ya habrás adivinado, la relación entre la fuerza de campo, el flujo de campo y la reluctancia es muy similar a la que existe entre las cantidades eléctricas de fuerza electromotriz (E), corriente (I) y resistencia (R). Esto proporciona algo parecido a una Ley de Ohm para circuitos magnéticos:

Y, dado que la permeabilidad es inversamente análoga a la resistencia específica, la ecuación para encontrar la reluctancia de un material magnético es muy similar a la de encontrar la resistencia de un conductor:

En cualquier caso, una pieza de material más larga proporciona una mayor oposición, siendo iguales todos los demás factores. Además, una mayor área transversal hace que la oposición sea menor, siendo iguales todos los demás factores.

La principal advertencia aquí es que la renuencia de un material al flujo magnético realmente cambia con la concentración de flujo que lo atraviesa. Esto hace que la “Ley de Ohm” para circuitos magnéticos no lineal y mucho más difícil de trabajar que la versión eléctrica de la Ley de Ohm. Sería análogo a tener una resistencia que cambiara la resistencia a medida que variaba la corriente a través de ella (un circuito compuesto por var istores en lugar de res istores).