¿Cómo funciona un freno de corrientes parásitas?

¿Qué necesitas?

Rollo de papel de aluminio (del supermercado)
Iman de esfera de neodimio de 20 mm

Veamos el siguiente experimento con una esfera magnética y un rollo de aluminio:

Una esfera magnética de neodimio con un diámetro de 20 mm y un peso de aprox.

El rollo de aluminio tiene un diámetro interior de unos 25 mm. Por lo tanto, es tan grande que no obstaculiza mecánicamente la bola magnética y, por lo tanto, no la frena. La longitud del rodillo de aluminio es de aprox. 300 mm

Teoría

De acuerdo con las leyes de la caída libre (s=1/2*g*t^2; s=distancia, g = aceleración debida a la gravedad, t=tiempo), el tiempo que necesita la pelota en caída libre para recorrer la distancia de 0.3 m es de aprox. 0,24 s.
Las fuerzas de rozamiento del aire pueden despreciarse en este experimento debido al peso de la bola.

Práctica

Ahora medimos el tiempo que necesita la bola magnética (imán de neodimio) para caer a través del rodillo de aluminio.
Medimos aproximadamente 1,3 segundos y, por tanto, más de 5 veces el tiempo en comparación con la caída libre de la esfera magnética.

¿Cómo se produce este efecto?

El rollo de aluminio compuesto por aluminio casi puro no es ferromagnético. Podemos comprobarlo fácilmente probando si la lámina es atraída por el imán de neodimio.
Efectivamente, no es así.
Sin embargo, la lámina de aluminio sí es conductora de la electricidad, lo que podemos confirmar rápidamente con un ohmímetro.

¿Y qué ocurre?

La explicación es relativamente sencilla:
El campo magnético, que cambia localmente debido al movimiento de la esfera magnética, genera una corriente eléctrica en el conductor de papel de aluminio de acuerdo con la ley de inducción.
En sentido estricto, se trata de corrientes parásitas que recorren el aluminio en círculo.
Estas corrientes parásitas generan a su vez un campo magnético opuesto al campo magnético generado por la esfera magnética. Debido a la dirección opuesta de los dos campos magnéticos, se atraen entre sí y la esfera magnética se mantiene en su lugar por el campo magnético inducido.
El resultado es una esfera magnética que cae frenada.
Como las corrientes de Foucault y, por lo tanto, el campo magnético opuesto son más fuertes cuanto más rápido cae la esfera magnética, se obtiene una velocidad de caída constante después de un corto tiempo, en contraste con la caída libre, en la que el cuerpo que cae se acelera constantemente.

Frenos de corriente de Foucault en vehículos como autobuses o trenes funcionan según el mismo principio.

Si desea recrear este experimento magnético, necesita un imán fuerte, preferiblemente un imán de neodimio. Los imanes de ferrita y las corrientes parásitas inducidas, así como el campo magnético asociado, son significativamente más débiles, lo que significa que el efecto de frenado también es significativamente más débil.
Además, el tamaño del imán debe elegirse de modo que la distancia entre el imán y la lámina de aluminio no sea demasiado grande.


También se puede llevar a cabo un experimento similar utilizando un carril de aluminio como plano inclinado. En este caso, se hace rodar una esfera magnética a lo largo del carril magnético inclinado.

 

Aquí se puede ver (incluso sin medir el tiempo) que la bola rueda por el plano considerablemente más despacio de lo que lo haría normalmente en un raíl de madera o plástico, por ejemplo.
La explicación de este efecto es la misma que la descrita anteriormente. Las corrientes parásitas generadas en la pista por la bola magnética rodando crean un campo magnético que ralentiza la bola magnética rodando.



Productos utilizados de nuestra tienda:

Esfera magnética / imán de esfera Ø 20,0 mm neodimio niquelado N40 - soporta 6,1 kg