La renuencia magnética , o resistencia magnética , es un concepto utilizado en el análisis de circuitos magnéticos . Se define como la relación entre la fuerza magnetomotriz (mmf) y el flujo magnético . Representa la oposición al flujo magnético y depende de la geometría y composición de un objeto.
Renuencia magnética | |
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Símbolos comunes | , |
Unidad SI | H −1 |
Derivaciones de otras cantidades | , , |
Dimensión | M −1 L −2 T 2 I 2 |
La renuencia magnética en un circuito magnético es análoga a la resistencia eléctrica en un circuito eléctrico en que la resistencia es una medida de la oposición a la corriente eléctrica . La definición de reluctancia magnética es análoga a la ley de Ohm a este respecto. Sin embargo, el flujo magnético que pasa a través de una desgana no da lugar a la disipación de calor como ocurre con la corriente a través de una resistencia. Por lo tanto, la analogía no puede usarse para modelar el flujo de energía en sistemas donde la energía cruza entre los dominios magnético y eléctrico. Una analogía alternativa al modelo de reticencia que representa correctamente los flujos de energía es el modelo giratorio-capacitor .
La renuencia magnética es una cantidad extensiva escalar , similar a la resistencia eléctrica. La unidad para la reluctancia magnética es Henry inverso , H −1 .
Historia
El término desgana fue acuñado en mayo de 1888 por Oliver Heaviside . [1] La noción de "resistencia magnética" fue mencionada por primera vez por James Joule en 1840. [2] La idea de una ley de flujo magnético , similar a la ley de Ohm para circuitos eléctricos cerrados , se atribuye a Henry Augustus Rowland en un artículo de 1873. [3] Rowland también es responsable de acuñar el término fuerza magnetomotriz en 1880, [4] también acuñado, aparentemente de forma independiente, un poco más tarde en 1883 por Bosanquet. [5]
La renuencia suele estar representada por una mayúscula cursiva..
Definiciones
En los campos de CA y CC, la desgana es la relación entre la fuerza magnetomotriz (MMF) en un circuito magnético y el flujo magnético en este circuito. En un campo pulsante de CC o CA, la desgana también pulsa (ver fasores ).
La definición se puede expresar de la siguiente manera:
dónde
- ("R") es la desgana en amperios-vueltas por weber (una unidad que equivale a vueltas por henry ). " Vueltas " se refiere al número de devanado de un conductor eléctrico que comprende un inductor.
- ("F") es la fuerza magnetomotriz (MMF) en amperios-vueltas
- Φ ("Phi") es el flujo magnético en los webers.
A veces se conoce como ley de Hopkinson y es análoga a la ley de Ohm con resistencia reemplazada por desgana, voltaje por MMF y corriente por flujo magnético.
La permeabilidad es la inversa de la desgana:
Su unidad derivada del SI es Henry (la misma que la unidad de inductancia , aunque los dos conceptos son distintos).
El flujo magnético siempre forma un bucle cerrado, como se describe en las ecuaciones de Maxwell , pero la trayectoria del bucle depende de la renuencia de los materiales circundantes. Se concentra en el camino de menor desgana. El aire y el vacío tienen una gran reticencia, mientras que los materiales que se magnetizan fácilmente, como el hierro dulce, tienen poca reticencia. La concentración de flujo en materiales de baja reluctancia forma fuertes polos temporales y provoca fuerzas mecánicas que tienden a mover los materiales hacia regiones de mayor flujo, por lo que siempre es una fuerza de atracción (tracción).
La renuencia de un circuito magnético uniforme se puede calcular como:
dónde
- l es la longitud del circuito en metros
- es la permeabilidad del vacío, igual a (o, = = )
- es la permeabilidad magnética relativa del material (adimensional)
- es la permeabilidad del material ()
- A es el área de la sección transversal del circuito en metros cuadrados
Aplicaciones
- Se pueden crear espacios de aire constantes en el núcleo de ciertos transformadores para reducir los efectos de la saturación . Esto aumenta la reticencia del circuito magnético y le permite almacenar más energía antes de la saturación del núcleo. Este efecto también se utiliza en el transformador de retorno .
- Se pueden crear espacios de aire variables en los núcleos mediante un sujetador móvil para crear un interruptor de flujo que altera la cantidad de flujo magnético en un circuito magnético sin variar la fuerza magnetomotriz constante en ese circuito.
- La variación de la desgana es el principio detrás del motor de desgana (o el generador de desgana variable) y el alternador Alexanderson . Otra forma de decir esto es que las fuerzas de desgana luchan por un circuito magnético alineado al máximo y una distancia mínima de entrehierro.
- Los altavoces multimedia suelen estar blindados magnéticamente para reducir la interferencia magnética causada a los televisores y otros CRT . El imán del altavoz está cubierto con un material como hierro dulce para minimizar el campo magnético perdido.
La renuencia también se puede aplicar a:
- Motores de reluctancia
- Pastillas de reluctancia variable (magnéticas)
- Capacitancia magnética
- Circuito magnetico
- Renuencia al complejo magnético
Referencias
- ^ Heaviside O. (1892) Papeles eléctricos, Vol 2 - L .; Nueva York: Macmillan, pág. 166
- ^ Joule J. (1884) Artículos científicos, vol 1 , p.36
- ↑ Rowland, Henry A. (1873). "XIV. Sobre la permeabilidad magnética y el máximo magnetismo del hierro, el acero y el níquel". Revista filosófica . Serie 4. 46 (304): 140-159. doi : 10.1080 / 14786447308640912 .
- ^ Rowland, Henry A, "Sobre las ecuaciones generales de la acción electromagnética, con aplicación a una nueva teoría de atracciones magnéticas y a la teoría de la rotación magnética del plano de polarización de la luz" ( parte 2 ), American Journal de Matemáticas , vol. 3, nos. 1-2, págs. 89-113, marzo de 1880.
- ^ Bosanquet, RHM (1883). "XXVIII. Sobre la fuerza magnetomotriz" (PDF) . Revista filosófica . Serie 5. 15 (93): 205–217. doi : 10.1080 / 14786448308628457 .