Conceptos físicos relacionados con la actividad
Con esta experiencia se pueden trabajar los siguientes conceptos relacionados con la inducción de corrientes a partir de un flujo magnético variable
- Concepto de flujo magnético
- Ley de Lenz-Faraday.
- Concepto de corrientes inducidas (corrientes de Foucault).
- Fuerza magnética sobre un elemento de corriente.
- Efecto Joule.
En un conductor las cargas libres (electrones) pueden moverse a través de él. Por otro lado, una partícula cargada que se mueve en presencia de un campo magnético experimenta una fuerza perpendicular a dicha velocidad (y al campo magnético) y por lo tanto una aceleración perpendicular a dicha velocidad.
En el caso del freno magnético, si tenemos un disco metálico que gira en presencia de un campo magnético no permanente, generado por un electroimán mediante una señal eléctrica externa (Figura 1), la fuerza experimentada por los electrones del disco se traducirá en la aparición de una serie de corrientes inducidas, llamadas corrientes de Focault. Estas corrientes, según la ley de Faraday-Lenz, tienden a crear un campo magnético que se opone al campo externo, de manera que el resultado sobre el disco es una fuera neta de frenado que tiende a hacer disminuir su velocidad.
La operación de este sistema también se pueden entender desde un punto de vista energético: la aparición de las corrientes de Foucault se traduce en un disipación de la energía cinética del disco en forma de calor debido al efecto Joule.
Es importante resaltar que se debe evitar que el disco esté formado por un material imantable (ferromagnético) ya que la presencia del campo externo produciría una imantación de la región en la que se aplica que tendería a acercarlo al electroimán que genera el campo y por tanto tendería a hacerlo colisionar con él.
