El flux magnètic es defineix com la quantitat física que descriu la quantitat de camp magnètic que travessa una superfície determinada. És una mesura de quantes línies de camp magnètic passen a través duna superfície en un determinat angle.
Per entendre millor aquesta definició, imagina una regió a l'espai amb un camp magnètic, com el camp al voltant d'un imant. Ara col·loquem una superfície plana en aquesta regió, que pot ser una superfície real o imaginària, i que té una àrea definida.
Fórmula
El flux magnètic a través d'aquesta superfície es calcula multiplicant el valor del camp magnètic a cada punt de la superfície per l'àrea d'aquesta superfície i després multiplicant-ho tot pel cosinus de l'angle entre la direcció del camp magnètic i el vector normal a la superfície .
La fórmula que expressa matemàticament aquest concepte és la següent:
Φ = B * A * cos(θ)
On:
-
Φ és el flux magnètic a weber (Wb).
-
B és la densitat del flux magnètic en tesla (T).
-
A és làrea de la superfície perpendicular al camp magnètic en metres quadrats (m²).
-
θ és l'angle entre la direcció del camp magnètic i el vector normal a la superfície.
El flux magnètic es mesura en unitats anomenades "Weber" (Wb) al Sistema Internacional d'Unitats (SI).
Densitat de flux magnètic
D'altra banda, la densitat de flux magnètic, que es representa amb la lletra “B”, és una quantitat vectorial que descriu la intensitat del camp magnètic en un punt específic de l'espai.
La densitat de flux magnètic (B) en un punt està relacionada amb la quantitat de línies de camp magnètic que passen mitjançant una superfície perpendicular a la direcció del camp.
Matemàticament, la densitat de flux magnètic es defineix com la quantitat de flux magnètic (Φ) que travessa una unitat d'àrea perpendicular al camp magnètic en aquest punt:
B = Φ / A
On:
-
B és la densitat de flux magnètic (inducció magnètica) a tesla (T).
-
Φ és el flux magnètic que travessa una superfície perpendicular al camp, mesurat en weber (Wb).
-
A és làrea de la superfície perpendicular al camp magnètic en metres quadrats (m²).
La seva unitat, el tesla, és equivalent a un weber per metre quadrat (T = Wb/m²). Una altra unitat comunament utilitzada per expressar la densitat de flux magnètic és el gauss, on 1 T = 10,000 gauss (1 mT = 1 gauss).
Instruments per mesurar el flux magnètic
Hi ha diversos instruments i dispositius utilitzats per mesurar el flux magnètic en diverses aplicacions. Alguns dels instruments més comuns són:
-
Mesuradors de Gaussímetres: mesuren en unitats de Gauss (G). Són àmpliament utilitzats per mesurar camps magnètics en aplicacions industrials, com a inspecció d'imants i materials magnètics.
-
Mesuradors de Teslametres: mesuren en unitats de Tesla (T). Són més precisos que els gaussímetres i es fan servir en aplicacions més especialitzades, com en laboratoris de recerca i estudis científics.
-
Bobina de Helmholtz: Aquesta és una configuració de dues bobines idèntiques col·locades a una distància específica una de laltra. S'utilitza per generar camps magnètics uniformes i coneguts en una àrea definida, cosa que permet calibrar i verificar altres dispositius de mesura.
-
Sonòmetres de flux magnètic: Són instruments especialitzats que utilitzen efectes de vibració o sons produïts per objectes ferromagnètics en un camp magnètic. Aquests sons es correlacionen amb la densitat del flux i permeten realitzar mesuraments indirectes.
-
Inductòmetres: Aquests dispositius es fan servir per mesurar la inductància en bobines, ia partir d'aquesta mesura, és possible obtenir informació sobre el flux magnètic present.
-
Sensors Hall: Els sensors Hall són dispositius semiconductors que poden mesurar directament la densitat de flux. S'utilitzen en aplicacions com ara la detecció de camps magnètics en motors, dispositius electrònics i sistemes de navegació.
-
Magnetòmetres: són instruments que mesuren la intensitat i direcció del camp magnètic en un punt específic.
Aplicacions que utilitzen el flux magnètic
El coneixement del flux magnètic és essencial en diverses aplicacions i camps de la ciència i la tecnologia. Algunes de les principals aplicacions on és important conèixer el flux magnètic són les següents:
-
Indústria elèctrica i generació denergia: A la indústria elèctrica sutilitza en generadors i transformadors per a la producció, transmissió i distribució denergia elèctrica.
-
Electrònica i tecnologia de semiconductors: alguns dispositius com sensors magnètics, microxips, discos durs i altres components utilitzen camps magnètics per al seu funcionament.
-
Medicina: En medicina, s'utilitzen imatges de ressonància magnètica (IRM) per obtenir informació detallada sobre teixits i òrgans del cos humà. La ressonància magnètica es basa en la manipulació i detecció del flux magnètic generat pels àtoms d'hidrogen al cos.
-
Geofísica i navegació: En geofísica, lestudi del camp magnètic terrestre ajuda a entendre lestructura interna del planeta. A més, a la navegació, les brúixoles utilitzen el flux magnètic per determinar la direcció.
-
Control i estabilització de sistemes: En algunes aplicacions, com ara l'estabilització de sistemes de control, és important conèixer i compensar els efectes dels camps magnètics per evitar interferències o efectes indesitjats.
-
Indústria metal·lúrgica i de materials: el coneixement del flux magnètic és útil en proves de qualitat, inspecció de materials ferromagnètics i control de processos de fabricació.
-
Transport i levitació magnètica: En aplicacions de transport, com ara trens de levitació magnètica (Maglev), aquesta propietat física s'utilitza per a la propulsió i el control del vehicle sense contacte físic amb les vies a través d'electroimants.