Calculadora de campo magnético de solenoide
Calcula la densidad de flujo, la intensidad del campo magnético y su densidad de energía.
Sobre los campos magnéticos de solenoides
Un solenoide recorrido por corriente produce un campo magnético concentrado a lo largo de su eje. En un solenoide largo ideal, la ley de Ampère da H = NI/l, donde N es el total de espiras, I la corriente en amperios y l la longitud del devanado en metros. H se mide en amperios por metro y describe la acción magnetizante del devanado independientemente de la respuesta del núcleo. La densidad de flujo magnético incorpora esa respuesta del material. Se calcula como B = μ₀μᵣH, donde μ₀ es la permeabilidad del vacío y μᵣ la permeabilidad relativa. El resultado se mide en teslas. Aire y vacío tienen una permeabilidad relativa cercana a 1. Los núcleos ferromagnéticos pueden tener valores mucho mayores y producir más densidad de flujo con los mismos amperios-vuelta. La calculadora también da la densidad ideal de energía magnética con u = B²/(2μ₀μᵣ), en julios por metro cúbico. Aumentar corriente o espiras eleva H y B linealmente en el modelo ideal. Alargar la bobina conservando las espiras distribuye el devanado y reduce el campo. A diferencia del cálculo de inductancia, el campo interno ideal no requiere el diámetro del solenoide porque la ley de Ampère depende de las espiras por unidad de longitud. El diámetro importa para calcular flujo total, inductancia, fuerza o correcciones por longitud finita. Los dispositivos reales se apartan de este modelo sencillo. El campo se debilita y se abre cerca de los extremos, los circuitos magnéticos pueden tener entrehierros y la permeabilidad del núcleo varía con frecuencia, temperatura y nivel de flujo. El núcleo puede saturarse; entonces, aumentar corriente aporta poco flujo adicional y mucho más calentamiento. Por ello, la calculadora es más útil en ejercicios, dimensionamiento inicial de electroimanes y comparación de devanados. Para diseños críticos o de alta potencia, contrasta el resultado con la curva B-H del fabricante, los límites térmicos del devanado y mediciones de campo. Verifica siempre que el cable elegido soporte la corriente prevista sin calentamiento excesivo.
Ejemplos de campo magnético
| Entradas | Resultados | Uso |
|---|---|---|
| 2 A, 500 espiras, 0.10 m, μᵣ 1 | B 12.57 mT; H 10,000 A/m | Bobina con núcleo de aire |
| 0.5 A, 200 espiras, 0.05 m, μᵣ 1 | B 2.513 mT; H 2,000 A/m | Bobina de prueba compacta |
| 1 A, 1000 espiras, 0.20 m, μᵣ 100 | B 0.6283 T; H 5,000 A/m | Núcleo idealizado |
Cómo calcular el campo de un solenoide
- Introduce la corriente constante que circula por el devanado.
- Introduce las espiras totales y la longitud bobinada en metros.
- Usa 1 para aire o introduce la permeabilidad efectiva del núcleo.
- Selecciona Calcular y compara densidad de flujo, intensidad de campo y densidad de energía.
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre B y H?
H es la intensidad magnetizante creada por la corriente y la geometría del devanado. B es la densidad de flujo y también refleja la permeabilidad del material.
¿Por qué no se necesita el diámetro?
El campo ideal de un solenoide largo depende de espiras por unidad de longitud, no del área transversal. El diámetro importa para flujo, inductancia y correcciones de bobina finita.
¿Qué valor uso para un núcleo de aire?
Usa permeabilidad relativa 1 para aire o vacío. La mayoría de soportes no magnéticos también se acercan lo suficiente a 1 para esta aproximación.
¿La calculadora contempla la saturación?
No. Trata la permeabilidad relativa como constante. Los núcleos ferromagnéticos reales pierden permeabilidad efectiva al acercarse a la saturación.
¿El campo es uniforme en todas partes?
El campo ideal es aproximadamente uniforme cerca del centro de un solenoide largo. Disminuye y se curva hacia fuera junto a ambos extremos.