Corrientes de EDDY

Actividad III.44 - Estudio de las corrientes de
Foucault – Eddy Currents
Campos electromagnéticos cuasiestacionario en conductores
Objetivo
Las corrientes de Foucault,1-6 o corrientes parásitas o "Eddy Currents", son
corrientes que circulan en el interior de conductores como consecuencia de campos
magnéticos variables con el tiempo en los mismos. La potencia Joule disipada en los mismoscomo consecuencia de este efecto varía aproximadamente como el cuadrado de la frecuencia
del campo aplicado.5,6 Este efecto se usa por ejemplo en los llamados hornos de inducción, de
gran utilidad en la industria que funcionan a altas frecuencias (f ≈ 400 kHz) y con grandes
corrientes7. El lector seguramente habrá notado que los núcleos o armaduras de los
transformadores eléctricos estánconstruidos con laminas aisladas, lo cual reduce
considerablemente las perdidas de potencia que se producen como consecuencia de las
corrientes de Foucault. Estas corrientes también son la base del funcionamiento de los
detectores de metales de los aeropuertos y otros detectores de metales que se usan en las
playas, en las exploraciones mineras y por los constructores para detectar caños e hierros enlas estructuras de las construcciones. Estas corrientes son asimismo la base del
funcionamiento de sistemas de levitación magnética, como los trenes MAGLEV.6,7
Finalmente, las corrientes de Foucault se usan en numerosos ensayos no destructivos que se
emplean para inspeccionar la integridad física de piezas metálicas y soldaduras. Estas
corrientes tienden a circular por la superficie de losconductores y son muy eficientes en
apantallar los campos electromagnéticos variables con el tiempo. Cuando corrientes alternas
de altas frecuencias (mayores que algunos KHz) circulan por conductores, las corrientes
tienden a circular por la superficie de los mismos, incrementándose esta tendencia al aumentar
la frecuencia. Este efecto (efecto piel o "skin"o Kelvin) produce que la resistenciade los
conductores aumente notablemente con la frecuencia, de modo que para altas frecuencias a
veces resulta ventajoso usar conductores huecos.
En los siguientes proyectos experimentales nos proponemos estudiar algunas
características básicas de los efectos de los campos electromagnéticos variables en presencia
de conductores. Estos estudios son de gran interés tanto teórico como práctico.También, a
través de estos estudios nos proponemos lograr cierta familiaridad con un instrumento de
mucha utilidad en los laboratorios modernos, el Lock-in Amplifier. Este instrumento permite
realizar mediciones de gran precisión y sensibilidad de señales cuya variación en el tiempo es
conocida. También nos permite medir la variación en fase de una señal de entrada con
respecto a su salida.Esto es particularmente útil cuando estamos interesados de determinar la
variación en frecuencia de una admitancia compleja de un sistema.

Corrientes de Foucault - Física re-Creativa – S.Gil

1

Introducción
Campos electromagnéticos cuasiestacionario en conductores

Las ecuaciones de Maxwell para un medio material, en el sistema SI son1-9:
∇⋅E =
∇⋅B = 0

ρ
Kε 0

(1)

∇× E = −∂B
∂t

∇ × B = + µ 0 µ r ⋅ J + µ 0 µ r Kε 0

(3)

(2)
∂E
.
∂t

(4)

Aquí, ε0 y µ0 son la permitividad y permeabilidad del vacío respectivamente mientras que K
es la constante dieléctrica del medio y µr su permitividad magnética relativa. Estas ecuaciones
junto con la fuerza de Lorentz:
F = q ⋅ (E + v × B )
(5)
y la ecuación constitutiva
(6)
J = σ ⋅ E ,#
donde J es la densidadde corriente y σ la conductividad del medio, nos permiten encontrar
los campos electromagnéticos en presencia de medios conductores. Aplicando el operador
∇ × a las ecuaciones (2) y (4), es fácil obtener las siguientes expresiones para los campos E y
B:3,6
∂E
∂2E
∇ 2 E − σµ 0 µ r ⋅
+ µ 0 µ r Kε 0 2 = 0
(7)
∂t
∂t
y
∂B
∂2B
2
∇ B − σµ 0 µ r ⋅
+ µ 0 µ r Kε 0 2 = 0 .
(8)
∂t
∂t...