Dada una bobina con núcleo de aire de inductancia conocida y una frecuencia dada de voltaje aplicado, puede predecir la reactancia de la bobina, la corriente y la relación de fase de voltaje/corriente.
¿Qué efecto, si lo hay, tendrá un imán permanente colocado en un extremo de la bobina sobre las propiedades predichas de la bobina?
Además, si el imán altera la reactancia para la frecuencia dada, ¿se puede cambiar la frecuencia aplicada de modo que una nueva reactancia (en presencia del imán) se pueda igualar a la reactancia original sin el imán?
El párrafo anterior es el núcleo de lo que estoy tratando de llegar, porque quiero saber si el imán tendrá algún tipo de efecto transformador (parásito o no) en la bobina oscilante. ¿La presencia de un imán simplemente cambiará la inductancia de la bobina, o causará otros comportamientos (similares a los que se observan cuando dos bobinas comparten inductancia mutua)? ¿O hay algo más que me estoy perdiendo?
La disposición de la bobina y el imán es de extremo a extremo, ya que las polaridades del campo estarían alineadas a lo largo de sus ejes de la siguiente manera:
coil <--> magnet
_//////_ [N | S]
La disposición también permitiría que el imán se deslice dentro de la bobina, creando así una especie de bobina de núcleo magnético.
La reactancia de la bobina cambiará y hay dos mecanismos opuestos en juego: -
En qué medida aumenta o disminuye la inductancia de la bobina es una conjetura y variará en diferentes frecuencias. He visto situaciones en las que la reactancia/inductancia no cambia en absoluto.
Otro efecto es que las corrientes de Foucault en el material magnético harán que el imán tome energía del circuito de CA, es decir, aumentarán las pérdidas.
A altas frecuencias, el imán actuará como una placa de un capacitor y, por lo tanto, habrá un efecto de resonancia. Nuevamente, sin detalles del experimento, esto es difícil de cuantificar.
Si se supone que el imán no es conductor y tiene la misma permeabilidad y permitividad que el aire, el único efecto es un ligero aumento de la resistencia debido a la acumulación de corriente causada por el efecto Hall.
El campo magnético fijo no tendrá mucho efecto a menos que se acerque al flujo de saturación de cualquier material magnético en la bobina, como un núcleo. Creo que los imanes de ferrita tienen una permeabilidad lo suficientemente alta como para actuar como un núcleo, pero el Nd y algunos otros imanes son casi inexistentes, por lo que para obtener un efecto necesitaría agregar el imán a un inductor con un núcleo. Se usan raramente, pero se llaman inductores de imán permanente (PMI) y el imán se agrega para compensar el campo magnético de una gran corriente de polarización de CC en el inductor para evitar que el núcleo se sature. Te permite hacer el núcleo más pequeño sin pérdidas de núcleo y creo que hay otros beneficios en la eficiencia o el ruido o algo así también.
Creo que serían útiles en los inductores del convertidor CC-CC donde hay una corriente de polarización muy alta, pero creo que es posible que no los usen porque tener una ruta magnética cerrada es importante para el almacenamiento de energía y EMI, por lo que no hay dónde colocar el imán. Si alguien sabe más, es algo que me he estado preguntando.
Si usa alambre de acero (no prohibido por su pregunta), entonces el campo magnético sesgará los dominios magnéticos del hierro muy fuertemente hacia un lado y las corrientes de señal menores no podrán causar la inversión de los dominios.
Dado que cualquier cambio de dominio inyecta ruido en el circuito, no queremos que ocurra ese cambio en nuestros circuitos de bajo ruido.
Con varios conectores que usan piezas de ACERO para mayor resistencia, como los enchufes y tomas de audio RCA, un imán permanente tiene sus usos.
winny