Campos magnéticos giratorios

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Flujo frente al tiempo

La dinamo de Faraday está constituida por un conductor que rota en un campo magnético constante. Si invertimos los papeles y hacemos rotar el imán alrededor del material conductor inmóvil recorrerán el conductor las mismas corrientes inducidas. Se trata de la segunda forma de inducción electromagnética, que se manifiesta cada vez que un campo magnético variable en el tiempo baña un material conductor inmóvil. Parece más difícil de interpretar que la primera. En efecto, si el conductor está quieto, también lo estarán sus cargas. Entonces, ¿cómo podrá moverlas una fuerza magnética proporcional a la velocidad? Son las variaciones del campo magnético, no su acción directa, lo que las mueve. La unidad de ambas formas de inducción fue demostrada por el escocés James Clerk Maxwell en 1865; englobó en una teoría electromagnética única los fenómenos eléctricos y magnéticos.

La pregunta es: ¿Cómo se crea ese campo magnético variable? Bien movimiendo un imán de campo magnético constante, bien alimentando un electroimán con una corriente variable. Mucho más eficaz, este segundo medio se emplea en los transformadores, aparatos concebidos para modificar las tensiones eléctricas. Fue el propio Micheal Faraday, desde 1831, quien experimentó con su principio colocando dos bobinas de hilo conductor una junto a la otra. La primera, o bobina primaria, se dispone de modo que su eje coincida con el de la segunda, o bobina secundaria. Cuando una corriente alterna alimenta el circuito de la bobina primaria, ésta engendra un campo magnético, variable en el tiempo, en le seno de la bobina secundaria, donde se crea un campo eléctrico y, por tanto, una corriente inducida; la bobina secunadaria se comporta así como un generador eléctrico. El cociente de las tensiones en los bornes de las dos bobinas es igual al cociente de sus números de espiras. Ajustando el número de espiras es posible, pues, transformar la tensión eléctrica. De esa manera se pasa de lso centenares de miles de voltios de la corriente que circula por las torres de transporte a los 220 voltios caseros.

Como la primera forma de inducción , la inducción magnética por campos variables va también acompañada de desprendimiento de calor. Todos hemos comprobado alguna vez que otra que un transformador se calienta aunque no alimente a otro aparato. Ello se debe a las corrientes de Foucault que se arremolinan en todas las piezas metálicas que lo componen. Sin embargo, un inconveniente puede trocarse en ventaja, y es que la inducción magnética por campos variables es uno de los medios más eficaces de producir calor. Para ello, basta sustituir la bobina secundaria de un transformador por una masa conductora; las corrientes inducidas la calentarán. Este principio se aprovecha, por medio de bobinas gigantes, en los hornos de inducción de la industria metalúrgica. En ellos se llevan al rojo vivo los lingotes de hierro; incluso se los funde, pues la temperatura sube hasta 1700º C.

La gran ventaja de los hornos de inducción es que efectúan a voluntad un calentamiento superficial o un calentamiento en masa, es decir, uniforme y controlado, de todo el material. Viene bien la cocina esa característica; gracias a ella se botienen superficies de cocción que se calientan de manera uniforme. Las encimeras inductivas contienen unas espiras de cobre recubiertas por la placa sobre la que se colocan las cazuelas, que han de ser de fondo metálico, preferiblemente grueso. El calor se debe a las corrientes inducidas en el mismo fondo de la cacerola. Como los efectos inductivos serán más importantes cuando más rápidas sean las variaciones del campo magnético, se emplean campos magnéticos oscilantes de frecuencia de 20 KHz, 400 veces mayor que los 50 Hz de la red. El rendimiento de este tipo es indudablemente excelente: más del 80%, por menos de un 70% en general en las placas resistivas clásicas. Además, ni se consume energía ni se produce calor cuando la encimera inductiva está sometida a la tensión eléctrica pero no hay una cacerola sobre ella.

Referencias | Wikipedia
Referencias | J-M Coury, Investigación y Ciencia

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