Circuito magnetico

Un circuito magnético es un camino cerrado de material ferromagnético sobre el que actúa una fuerza magnetomotriz. Estos circuitos magnéticos pueden ser:
• Homogéneos: Una sola sustancia, sección uniforme y sometido a igual inducción en todo su recorrido.
• Heterogéneos: Varias sustancias, distintas secciones o inducciones, o coincidencia de estas condiciones. Éstos pueden tener onoentrehierros.



Se denomina circuito magnético a un dispositivo en el que las líneas de fuerza del campo magnético están canalizadas en un camino cerrado. Se basa en que los materiales ferromagnéticos tienen una permeabilidad mucho más alta que el aire o el espacio y por tanto el campo magnético tiende a quedarse dentro del material.
Un circuito magnético sencillo es un anillo o toro de una materialferromagnético con un arrollamiento por el que circula una corriente. Esta última crea un flujo en el anillo cuyo valor viene dado por:
Donde Φ is el flujo magnético, es la fuerza magnetomotriz, definida como el producto del número de espiras N por la corriente I () y es la reluctancia.
Los circuitos magnéticos son importantes en electrotecnia, pues son la base de transformadores, motoreseléctricos, muchos interruptores automáticos, relés, etc.

En todo circuito magnético se hace necesario saber calcular la inducción magnética que ocasiona una corriente dada, en un arrollamiento determinado y sobre un núcleo de forma, material y dimensiones conocidas; o al revés, saber dimensionar un núcleo y un arrollamiento para producir una inducción magnética determinada.

En el diseño o cálculode circuitos magnéticos se ha de tener en cuenta:
1. Entrehierros mínimos. Menor que 0,03mm se consideran acoplamientos magnéticos, es decir como si fuera continuación del material ferromagnético.
2. Trabajar con inducciones magnéticas que no superen el inicio del codo de la curva de magnetización, es decir no saturar el material.
3. Reducir el flujo de dispersión que puede producir la bobinao el entrehierro dando al circuito la forma más adecuada para su uso. Hasta en los mejores circuitos hay dispersores de flujos superiores al 10%.

Ley General del Circuito Magnético o Ley de Hopkinson
Para el cálculo de un circuito magnético existe la Ley general del circuito magnético o Ley de Hopkinson, cuya expresión es:




Para su demostración y entendimiento de esta ley, partimosde lo siguiente:

Supongamos que tenemos un toroide o anillo de Rowland de sección uniforme, dentro de él la inducción es:






Imagen 3. Anillo de Rowland
Fuente: Elaboración propia.
Como ya sabes, el flujo magnético es:


Por tanto sustituyendo podemos poner:


Y jugando con la expresión nos quedaría:




Al numerador de la expresión se le denomina fuerzamagnetomotriz (Fm):




Y al denominador, reluctancia magnética (Rm):



Por tanto el flujo magnético se puede expresar como:





Analogías y diferencias entre los Circuitos Eléctricos y Magnéticos

Con la expresión de la Ley de Hopkinson, podemos hacer una analogía entre magnitudes y leyes magnéticas y eléctricas, que te presentamos en la siguiente tabla:

ElectricidadMagnetismo
Fuerza electromotriz

Fuerza magnetomotriz


Intensidad

Flujo magnético


Resistencia eléctrica

Reluctancia magnética


Ley de Ohm

Ley de Hopkinson



Pero también existen sus diferencias:
• En un circuito eléctrico las cargas se mueven a lo largo del circuito, sin embargo en los circuitos magnéticos no existe movimiento de flujo.
• En los circuitoseléctricos la intensidad de corriente es constante, a no ser que existan ramificaciones, sin embargo, en los circuitos magnéticos hay pérdida de flujo al exterior, que puede ser a veces mayor que la que circula por el circuito.

Magnitudes y Unidades básicas de los Circuitos Magnéticos.
Por tanto las magnitudes y unidades básicas que se utilizan en los circuitos magnéticos son:
• Fuerza...