¿Qué es una corriente de Foucault? – Definición y aplicación

¡Alguien detenga ese tren!

Cuando un tren de alta velocidad se prepara para entrar a la estación, debe aplicar los frenos para reducir la velocidad y luego detenerse. Sin embargo, algo es diferente en este tren. En lugar de escuchar un fuerte chirrido cuando los frenos hacen contacto con las ruedas, los pasajeros del tren se sientan en silencio mientras el tren se desliza suave y silenciosamente hasta detenerse en la estación.

En lugar de depender de la fricción entre los frenos y las ruedas en movimiento, este tren está equipado con frenos magnéticos que pueden detener el tren sin tocar las ruedas. Como es esto posible?

Algunos trenes de alta velocidad, así como muchas montañas rusas, utilizan sistemas de frenado magnético que no dependen de la fricción.

Los frenos magnéticos funcionan induciendo algo llamado corrientes parásitas en las vías debajo del tren, lo que hace que el tren disminuya la velocidad y las vías se calienten.

¿Qué causa las corrientes de Foucault?

Las corrientes de Foucault fueron descubiertas por primera vez por el científico francés Jean Foucault hace más de cien años. Foucault notó que cuando intentaba rotar un disco de cobre entre dos polos magnéticos, se hacía cada vez más difícil rotar cuanto más rápido se movía. Además, el disco comenzaría a calentarse aunque nada lo tocara. ¿Que esta pasando?

Para comprender lo que estaba sucediendo dentro del disco de cobre, primero debe saber algo sobre la inducción electromagnética . Siempre que un campo magnético está cambiando, la inducción electromagnética hace que surja un campo eléctrico, lo que puede hacer que fluya la corriente. Esta corriente genera entonces su PROPIO campo magnético que siempre se opone a la dirección del campo magnético aplicado externamente. Este es el principio que subyace al funcionamiento de generadores y motores eléctricos.

Foucault se dio cuenta de que cuando hacía girar el disco de cobre entre los polos magnéticos, estaba provocando que el campo magnético que pasaba por el disco cambiara. El campo eléctrico inducido resultante estaba causando que se formaran bucles de corriente dentro del disco, lo que hacía que el disco se calentara. Estos bucles de corriente inducida se denominan corrientes parásitas porque siempre se mueven en círculos, al igual que los remolinos en el agua.

Cuanto más rápido giraba el disco, más rápidamente cambiaba el campo magnético y, como resultado, más fuertes se volvían estas corrientes parásitas. Dado que las corrientes parásitas estaban creando campos magnéticos en la dirección opuesta al campo producido por los polos magnéticos, cuanto más rápido se movía el disco, más difícil era girar.

Frenos de corrientes inducidas

Entonces, ¿cómo llevó el descubrimiento de Foucault al desarrollo de sistemas de frenado magnético como el que detuvo el tren? Cerca de las ruedas del tren, se montan electroimanes. Cuando el tren necesita detenerse, estos electroimanes se encienden. A medida que pasan por las pistas, generan corrientes de Foucault en las pistas. Estas corrientes parásitas hacen que las vías se calienten, al igual que el disco de cobre de Foucault, pero también ejercen una fuerza magnética sobre los electroimanes montados en el tren. ¡Esto hace que el tren disminuya la velocidad y finalmente se detenga!

Debido a que la fuerza del campo magnético inducido depende de la rapidez con que se mueva el tren, los frenos de corrientes parásitas ejercen más fuerza cuando el tren se mueve rápidamente y menos fuerza cuando disminuye la velocidad. Esto permite que el tren frene con mucha suavidad, y dado que no hay partes móviles y los frenos ni siquiera tocan las vías, los frenos magnéticos duran mucho tiempo y requieren muy poco mantenimiento.

Los frenos de corrientes de Foucault se utilizan comúnmente para detener montañas rusas y trenes. Además, se pueden encontrar en muchos tipos de maquinaria e incluso en algunos tipos de equipos de gimnasio como las máquinas de remo, donde se utilizan para aumentar la resistencia de la máquina cuanto más rápido la hagas mover.

Calentadores de inducción

Además de los frenos, las corrientes parásitas se pueden utilizar solo para calentar las cosas. En los calentadores de inducción, la corriente alterna crea un campo magnético cambiante, que induce corrientes parásitas y hace que el objeto se caliente, al igual que las vías del tren se calientan cuando el tren está frenando. Esta tecnología se ha utilizado para crear estufas de inducción, que muchas personas tienen en sus hogares. Estos pueden calentar una sartén a una temperatura muy alta, mientras que la superficie de la estufa permanece fría al tacto.

La inducción electromagnética está causando corrientes parásitas en esta varilla de metal, lo que hace que se caliente y brille.

Resumen de la lección

Un campo magnético cambiante hace que la corriente fluya por un cable. Este es el principio de inducción electromagnética y es responsable de hacer funcionar los generadores y motores eléctricos. Cuando un objeto de metal sólido se coloca en un campo magnético cambiante, se pueden inducir bucles de corriente llamados corrientes parásitas dentro del metal, lo que hace que se caliente. Estas corrientes parásitas inducidas se vuelven más fuertes cuando el campo magnético cambia más rápidamente, y siempre se inducen en una dirección que crea un campo magnético para oponerse al campo aplicado externamente.

Las corrientes de Foucault fueron descubiertas por primera vez por Foucault en el siglo XIX y hoy en día se utilizan en sistemas de frenado magnético en trenes, montañas rusas y maquinaria de fábrica, así como en dispositivos de calentamiento por inducción.