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Electrónica · Condensador y Bobina

Electroimanes y saturación magnética

El campo magnético de una bobina depende de la corriente y el número de vueltas. Un núcleo de hierro puede fortalecer el campo de manera sustancial, pero el campo no crece de manera proporcional e ilimitada.

Experimento relacionado: Intensidad de un electroimán →
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Intensidad de un electroimán: vista de la simulación →

Significado y funcionamiento

El campo magnético creado por la corriente se añade en cada vuelta del bobinado. En el interior de un solenoide largo, el campo magnético puede aproximarse como relativamente uniforme.

La autorretratos de Choi mejora la fuerza del solenoide; sin embargo, existe un límite en la medida en que los dominios magnéticos pueden alinearse. A medida que la corriente se acerca a la saturación, aumentar la corriente aún más produce un incremento menor en el efecto.

Relaciones y condiciones de validez

Para una bobina de núcleo aire de gran longitud, B≈μ₀NI/ℓ. Esta aproximación es proporcional al número de vueltas N y a la corriente I, y es inversamente proporcional a la longitud ℓ. Un núcleo de hierro requiere una relación de magnetización separada.

El núcleo real presenta una magnetización histrónica y residual, y los extremos del bobinado muestran discontinuidades desiguales. No predice con precisión el número de objetos que pueden adherirse, basándose únicamente en el tamaño de las discontinuidades.

Qué observar en la simulación

El campo sin núcleo es proporcional a NI; el núcleo de hierro se satura y el aumento se modera.

Es una aproximación de solenoide largo. Se omiten histéresis y mecánica real de los clips. Experimenta en pantalla; no lo reproduzcas con fuentes reales, enchufes ni alta tensión.

Relaciones y símbolos clave

Baire = μ₀NI/ℓ · Bnúcleo = Bsat tanh(100Baire/Bsat)

Símbolos y unidades de las fórmulas
SímboloSignificadoUnidad
BMagnitud del campo magnéticoT
N/ℓNúmero de espiras por unidad de longitudm⁻¹
ICorriente de la bobinaA

Ejemplo resuelto

¿Qué ocurre con los polos si solo se invierte el sentido de una corriente de igual magnitud?

N ↔ S

Errores frecuentes

  • El campo magnético de un electroimán con un núcleo de hierro no aumenta indefinidamente en proporción a la corriente.

Explorar este concepto con experimentos

Referencias

OpenStax · University Physics Volume 2 (inglés)