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Corrientes de Foucault

figura 1
Figura 1. Un plato conductor entrando y saliendo de un campo magnético.

figura 2

Figura 2. Cortando ranuras en la placa se interrumpe la ruta de las corrientes

Jean Bernard Léon Foucault, un físico francés descubrió en el siglo XIX la aparición de corrientes en remolino inducidas en las piezas metálicas que se encuentran bajo la influencia de un flujo magnético variable. Estas corrientes se conocen también en español como corrientes parásitas, o, corrientes de eddy, nombre este último derivado del inglés (eddy currents), dado que la palabra "eddy" significa remolino o torbellino.

En el artículo La ley de inducción de Faraday se trató el tema de las corrientes inducidas en el movimiento de alambres dentro de un campo magnético, pero en la práctica también se pueden mover grandes piezas metálicas dentro de estos campos. El origen físico de las corrientes inducidas por movimiento en los alambres sugiere que aquí también se deben inducir tales corrientes con la diferencia de que deben estar distribuidas por todo el conductor.

La figura 1 muestra las corrientes de Foucault que se producen en una placa metálica que oscila en una región limitada de un campo magnético, por ejemplo entre los polos de un imán (figura 1a). El material de la placa debe ser no ferromagnético a fin de que no sea atraído por el imán. Durante el movimiento de la placa entrando en el campo magnético el cambio en el flujo genera una fem en la placa, la que a su vez causa que los electrones libres del material se muevan produciendo las corrientes arremolinadas de Foucault.

De acuerdo a la ley de Lenz, la dirección de las corrientes debe producir un campo magnético que se opone a aquel que indujo las corrientes. Estas corrientes en círculos en el metal son equivalentes a espiras de solenoide, de modo que producen polos magnéticos efectivos en la placa que son repelidos por los polos del imán, y esto produce fuerzas repulsivas que se oponen al movimiento oscilatorio de la placa, como consecuencia la placa pronto alcanza el reposo.

En la figura 3b se han representado las direcciones de las corrientes cuando el campo magnético entra a la pantalla (representado con x). La corriente de Foucault es contraria a las manecillas del reloj cuando la placa entra al campo magnético. Como en este caso el flujo magnético que afecta la placa va en crecimiento, la ley de Lenz nos dice que la corriente inducida debe producir un flujo magnético que sale de la pantalla. En caso contrario, es decir, cuando la placa está saliendo del campo magnético en el otro extremo de la oscilación, por el mismo principio la corriente debe ser en la dirección de las manecillas del reloj. Note que el movimiento oscilatorio de la placa tiene siempre una fuerza retardadora que conduce al reposo rápido de la placa. Las fuerzas retardadoras producidas por las corrientes de Foucault son equivalentes a las fuerzas de arrastre que se producen cuando un cuerpo se mueve en un medio viscoso.

Las corrientes de Foucault inducidas terminan disipadas en forma de calor debido a la resistividad del metal de la placa y este calor puede ser una desventaja significativa en ciertas aplicaciones en las cuales el efecto se reduce eliminando la ruta por la que puede transitar la corriente. Para hacerlo se usan dos vías en la práctica:

1.- Cortando ranuras en la placa de metal como se muestra en la figura 2.

2.- Haciendo el metal en láminas separadas por un aislador eléctrico.

El método de la laminación es clásica de los núcleos de los electroimanes que funcionan con corriente variable y de los transformadores, en los cuales uno o más enrollados rodean un núcleo de hierro. Si la corriente en el enrollado cambia con el tiempo cambia también el flujo magnético en el núcleo induciendo de esta forma corrientes de Foucault en el hierro. Para evitar tales corrientes el núcleo se hace de láminas aisladas lo que impide el desarrollo de las corrientes.

No siempre las corriente parásitas son una desventaja, y, de hecho, son deseables en ciertas situaciones. Ya decíamos arriba que las corriente de eddy experimentan fuerzas en presencia de un campo magnético y este efecto se aprovecha en la práctica para fabricar embragues y frenos eléctricos. Una aplicación muy común aparece en los tacómetros de inducción.



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