Eremu Magnetikoak: Indukzioa, Legeak eta Materialak

Espira baten inguruko eremu magnetikoa

Espira baten inguruko eremu magnetikoan aldaketa bat gertatzen denean, espiran indar elektroeragile bat sortzen da. Lau printzipio:

1. Eroale batetik zehar korrontea zirkulatzean, eroalearen inguruan eremu magnetiko bat sortzen da. Korrontearen balioa handitzen bada, fluxuarena ere bai. Korrontea sinusoidala bada, fluxua ere bai.
2. Espira bat, denboran zehar aldatzen den eremu magnetiko baten eraginpean badago, espira horretan tentsio bat induzituko da (Faraday-ren legea).
3. Korronte batez zeharkatutako eroale bat eremu magnetiko baten barruan badago, eroale horren gainean indar bat agertuko da (motor ekintza). (Biot eta Savart-en legea).
   F = B · L · I · sinα (non: B = indukzioa; L = eroalearen luzera; I = intentsitatea eta α = eroalea eta eremuaren arteko angelua).
4. Eroale bat eremu magnetiko baten barruan mugitzen denean, eroale horren gainean tentsio bat induzituko da (sorkuntza ekintza) (Faraday-ren legea).

Material magnetiko motak

• Material Diamagnetikoak: µr ≤ 1
• Material Paramagnetikoak: µr ≥ 1
• Material Ferromagnetikoak: µr >> 1

Faraday-ren legea

Faraday-ren legeak, sortutako indar elektroeragilea (i.e.e.) fluxuaren aldaketa-abiaduraren mendekoa dela dio: e = -dψ/dt

Non Ψ haril batek kateatutako guztizko fluxua den. Harilak N espira baditu eta denek fluxu, φ, bera besarkatzen badute, orduan: ψ = Nφ

e = -Ndφ/dt

Espira edo haril batek besarkatutako fluxu aldaketa izan daiteke:

• Eremu magnetikoa denboran zehar aldatzen delako.
• Eremu magnetikoarekiko espiraren mugimendu erlatiboagatik.
• Aurreko bi kasuen aldibereko konbinazioagatik.

Lenz-en legea

Lenz-en legeak dio, haril batean induzitutako i.e.e.-ak sortzera joko duen korrontearen noranzkoak, fluxuaren aldaketaren kontra jokatuko duela. Lege horrek sortutako tentsioaren polaritatea zehazten laguntzen du. Faraday-ren legean zeinu negatiboaren bidez adierazten da.

• Fluxua handitzen bada: dφ/dt > 0
• Fluxua txikitzen bada: dφ/dt < 0

Histeresi galerak

Histeresi galerak bi motatakoak izan daitezke:

• Histeresi alternatiboa: Imantazio alternatiboen eraginpean dagoen materialetan gertatzen da.
• Histeresi errotatiboa: Makina birakarietan gertatzen da, adibidez, toroide magnetiko itxurako gorputzak eremu magnetiko finkoen barruan biratzen dutenetan, edo geldirik egonik, eremu magnetiko birakarien eraginpean daudenetan.

Histeresi zikloak

Histeresi zikloa aztertuz gero, ikusiko dugu histeresi zikloan zehar xurgatutako energia histeresi-zikloaren azaleraren baliokidea dela. Energia hori bero bihurtzen da, eta energia galduko da.

• Histeresi galerak materialaren bolumenarekiko, zikloaren azalerarekiko eta zikloen maiztasunarekiko proportzionalak dira.
• Steinmetz-en formula enpirikoa: Galerak kalkulatzeko erabiltzen da.

Galerak murriztea

Nukleoaren edo zirkuitu magnetikoaren diseinuak bi helburu bete behar ditu:

1. Burdinako galerak ahalik eta txikienak izatea.
2. Zirkuituak erreluktantzia oso txikia izatea, fluxuaren zirkulazioari eragiteko behar den intentsitatea ere ahalik eta txikiena izateko.

Horretarako, material magnetikoetan silizioa erabiltzeak bi ondorio ditu:

1. Histeresi zikloa murrizten du, eta ondorioz, galerak murrizten dira.
2. Eroankortasun elektrikoa handitzen du, eta horrela, Foucault-en korronte galerak murrizten dira.

Korronte parasitoak edo Foucault-en korronteak

• Burdinan zeharreko eremu magnetiko alternoak, Faraday-ren legearen arabera, zurrunbilo formako korronte parasitoak induzitzen ditu burdinan.
• Foucault-en korronteak murrizteko, zirkuituaren erresistentzia elektrikoa handitu behar da. Horregatik, zirkuituak bata bestearen gainean pilatutako eta beren artean isolatutako xafla magnetikoekin eraikita daude.
• Xafla hauen lodiera 0,35 eta 1 mm artekoa izango da.