Circuitos magnéticos

Al igual que en electricidad se diseñan circuitos para transportar corriente según las necesidades, en magnetismo también podemos hablar de circuitos. Un circuito magnético es el espacio ocupado por las líneas de inducción magnética en su trayectoria.

Dentro de un solenoide, el campo magnético es prácticamente uniforme. Sin embargo, cuando el campo se cierra por el exterior a través del aire, las líneas de inducción se dispersan, aumentando la superficie del campo y disminuyendo la inducción magnética. En las aplicaciones industriales, los circuitos magnéticos se diseñan de manera que las líneas de inducción se dispersan lo menos posible. Para lograrlo, se utilizan materiales ferromagnéticos en la construcción de estos circuitos, ya que los materiales ferromagnéticos permiten que las líneas de flujo magnético se concentren mejor y se minimice el recorrido de las líneas a través del aire.

Sin embargo, en muchos circuitos no es posible evitar una zona donde el circuito magnético presenta una discontinuidad, conocida como el entreferro. Este entreferro puede ser necesario en ciertos casos para evitar la saturación de la inducción magnética.

Tipos de circuitos magnéticos

• Circuito homogéneo: Un circuito magnético es homogéneo cuando la inducción magnética y el medio en el que se establece el campo no varían a lo largo de todo el circuito.
• Circuito heterogéneo: Un circuito magnético es heterogéneo cuando la inducción o el medio varían en algún punto del circuito.
• Circuito en serie: Un circuito magnético es en serie cuando el flujo magnético es constante a lo largo de todo su recorrido.
• Circuito en derivación: Un circuito magnético es en derivación cuando el flujo se bifurca en alguna parte del circuito.

Cálculo de un circuito magnético

Para poder calcular un circuito magnético es necesario disponer de las curvas o de los valores de magnetización de los diferentes materiales que lo componen, de la longitud de su recorrido y de lo que se denomina la fuerza magnetomotriz (FMM), que es la que mantiene el flujo en el circuito.

La fuerza magnetomotriz se mide en amperios · voltio (A·V), y se calcula con la siguiente fórmula:

FMM=B⋅lμ\text{FMM} = \frac{B \cdot l}{\mu}FMM=μB⋅l​

donde:

• B es la inducción magnética,
• l es la longitud del circuito magnético,
• μ es la permeabilidad del material.

Cuando en un circuito magnético intervienen diferentes materiales con diferentes permeabilidades o con distintas secciones, la fuerza magnetomotriz total necesaria para mantener un flujo magnético determinado es la suma de las diferentes FMM correspondientes a cada material o sección. Esto se debe tener en cuenta para diseñar un circuito magnético eficiente, especialmente cuando se combinan materiales ferromagnéticos con entreferro o secciones de diferente permeabilidad.

Este concepto es crucial en aplicaciones industriales, como en los transformadores y electroimanes, donde el diseño del circuito magnético influye directamente en la eficiencia y el rendimiento del dispositivo.