En el vast món de la física, existeixen fenòmens aparentment misteriosos que juguen un paper crucial en la nostra societat. Uns dels més destacats són els corrents de Foucault. En aquesta entrada analitzem què són, en què consisteixen els seus singulars efectes i quines són les seves diverses aplicacions.
Aquest tema forma part del temari del nostre curs d’Electricitat General.
Història i descobriment
Primerament, parlem d’un succés electromagnètic fascinant. El seu descobriment, per part de Jean Bernard Léon Foucault, va revolucionar la comprensió de la interacció entre camps magnètics i conductivitat elèctrica.
El 1851, aquest físic francès va realitzar un experiment amb un disc de coure que girava a alta velocitat. Va observar, en un acte que semblava màgia en aquell moment, com una agulla magnètica va començar a moure’s sola responent al moviment. Una autèntica fita científica, ja que va revelar l’existència de corrents elèctrics induïts per rotació.
Què són els corrents elèctrics paràsits?
Sovint, els corrents de Foucault també es descriuen com a corrents elèctrics paràsits. Això es deu al fet que, en moltes ocasions, no són desitjades i poden considerar-se un efecte secundari no intencional. Fins i tot poden generar pèrdues d’energia, en forma de calor, en conductors elèctrics i components metàl·lics. Això sí, especialment en aquells que estan exposats a camps magnètics variables.
Per tant, en aquestes situacions, has de prendre mesures per a mitigar el seu impacte o minimitzar-les. És important destacar que no es tracta d’un corrent elèctric convencional, que flueix de manera contínua en un circuit, sinó induïda. Suposa un model circulant en bucles tancats dins del material conductor que produeix efectes magnètics contraris.
Això es coneix com la Llei de Lenz, que estableix que, en l’efecte Foucault, els corrents s’oposen a qualsevol canvi en el camp que les crea. Es tracta d’un principi essencial per a reduir o controlar els efectes electromagnètics parasitaris no desitjats.
Com s’explica aquest fenomen físic?
El succés es pot entendre millor considerant un model pràctic. Imagina que tens un disc metàl·lic que gira en un camp magnètic constant. Atès que no hi ha canvis, no es generaran fluxos. No obstant això, si l’àrea varia, com quan el metall gira, apareixen corrents elèctrics.
Són càrregues que es desplacen formant circuits tancats i generant camps magnètics oposats als canvis de l’original. Això dona com a resultat la resistència del disc a girar més ràpid, la qual cosa es considera com una força de frenat.
L’efecte de les càrregues elèctriques en moviment també s’aprecia en objectes conductors que cauen a través d’un camp magnètic. En la pràctica, per exemple, en un imant que es deixa caure a través d’un tub de coure. A mesura que descendeix, es genera electrocirculació en el tub, creant un efecte de desacceleració que alenteix la caiguda de l’imant. En conseqüència, una acció especialment rellevant per a minimitzar les pèrdues energètiques degudes a la inducció de corrents no esperats.
Aplicacions dels corrents de Foucault
En tot cas, enumerarem algunes de les aplicacions actuals. A més, amb referents concrets que il·lustren la seva utilitat en cada cas.
Escalfament per inducció
Una tècnica àmpliament utilitzada per a escalfar materials conductors de manera precisa i eficient. En aquesta aplicació, els corrents es generen quan el material se sotmet a un camp magnètic variable d’alta freqüència.
Què ocorre en fer-ho? Que es provoca un augment controlat de la temperatura en el conductor. De fet, en el sector metal·lúrgic, s’utilitza per a escalfar peces abans de la forja. Això permet estovar l’acer i facilita una forta soldadura, sigui com sigui el conformat final.
Frenat magnètic
Una altra aplicació realment interessant de l’efecte Foucault. S’empra per a alentir o detenir objectes en moviment. Quan un conductor es mou a través d’un camp magnètic variable, els corrents generats creen una força que s’oposa al moviment.
Un exemple? Els frens de ferrocarril (en particular, els trens d’alta velocitat). Un sistema de detenció que proporciona comoditat, seguretat i rendibilitat, gràcies a la singularitat dels ajustos. Tingues en compte que no hi ha contacte ni fricció mecànica. Igual succeeix amb els frens de disc en automòbils. Quan es trepitja el fre, les pastilles pressionen un disc de metall, generant càrregues elèctriques que detenen el cotxe.
En resum, els corrents de Foucault són una mostra perfecta de simbiosi entre física i enginyeria. Una unió que proporciona solucions a diferents desafiaments tècnics i l’estudi i la comprensió dels quals continuen evolucionant. Ningú sap el que ofereix el futur, però aquest fenomen continua sent un emocionant tema de recerca i desenvolupament tecnològic. Ho és, especialment, en el sector elèctric.
