¿Cómo conseguimos más corriente o potencia usando la fuerza magnética?

Me pidió que respondiera (gracias), pero no estoy seguro de entender la pregunta. Para muchas posibles interpretaciones, también hay excelentes respuestas a continuación.
Me parece que estás preguntando sobre la generación de energía eléctrica a través de campos magnéticos. Hay 2 ecuaciones que describen todos los efectos posibles, a saber, una de las ecuaciones de Maxwell y la ecuación de Lorentz. Sin entrar en las fórmulas dicen
– que un campo magnético que cambia con el tiempo genera un campo eléctrico, que a su vez puede acelerar electrones o iones y así generar una corriente eléctrica y, por lo tanto, energía – este es el principio básico detrás de cada generador práctico
– que una carga eléctrica que se mueve en un campo magnético se desviará de lado. Esto puede generar un potencial eléctrico y, por lo tanto, una corriente y potencia, su aplicación práctica es el efecto Hall.

Como puede ver en estas ecuaciones, para obtener más voltaje / corriente / potencia necesita jugar con estas variables. La mayor parte de la ingeniería que se dedica a los generadores implica cómo obtener campos magnéticos realmente grandes y al no ‘desperdiciarlos’ fuera del generador, utilizando las propiedades materiales del acero y otras cosas. La otra gran parte es asegurarse de que el generador en sí no desperdicie gran parte de la energía, por ejemplo, haciendo que la resistencia de los bobinados sea muy baja.

Los otros han dado buenas respuestas sobre cómo se genera un campo magnético y cómo se puede aumentar el campo generado. Le daré el lado del receptor del campo, ya que interpreto que su pregunta es sobre cómo podemos aprovechar al máximo un campo magnético dado, tomando como ejemplo la transferencia inalámbrica de energía.

El cargador inalámbrico se construye utilizando 2 bobinas: la bobina transmisora ​​genera un campo magnético cambiante y cuando este campo excita la bobina receptora, produce corriente. La utilización del campo está definida por el término ‘acoplamiento’. En pocas palabras, el campo magnético se utiliza por completo cuando todo el flujo magnético está dentro del área de la bobina del receptor. Entonces, el acoplamiento es del 100%.

Fuente de la imagen: transmisión de potencia inductiva

El flujo magnético generado se aleja del generador, es decir, está más concentrado cuando está más cerca de la bobina de transmisión. Esto nos da la pista para que el primer factor obtenga un buen acoplamiento: su receptor debe estar lo más cerca posible del transmisor. Dado que el campo diverge rápidamente, la cantidad de campo aprovechado cae rápidamente con la distancia.

En segundo lugar, una bobina receptora más grande puede ‘recolectar’ más del campo magnético. Como puede ver en la figura adjunta, la mayor parte del flujo magnético no puede excitar la pequeña bobina receptora.

El tercero es la forma de la bobina de transmisión. Dado que el campo magnético es perpendicular al flujo de corriente, el campo puede dirigirse a la dirección requerida controlando la forma del transmisor portador de corriente. Un campo bien dirigido es más fácil de aprovechar por razones obvias.

Estos factores también están involucrados para un buen acoplamiento magnético en otro dispositivo eléctrico muy común: el transformador.

Si alguna vez ha cargado su teléfono de forma inalámbrica, los factores anteriores también deberían ayudar a explicar por qué el teléfono debe colocarse prácticamente en la plataforma de carga y alinearse directamente sobre él.

No estoy muy seguro de qué equipo tienes o qué estás buscando, pero intentaré darte una respuesta.

Si tiene un equipo existente, como un transformador o generador, que utiliza la fuerza magnética para suministrar energía eléctrica, hay algunos puntos en los que se puede optimizar la energía. El campo magnético disminuye en densidad con la distancia. Las dos bobinas de un transformador deben estar lo más cerca posible. Los transformadores dieron un núcleo de hierro que concentra el campo ya que el campo lo atraviesa más fácilmente que a través del aire.

Un voltaje más alto en las bobinas primarias permitirá que se transfiera más potencia a las bobinas secundarias. Más potencia adentro, más potencia afuera. Más eficiencia en la transferencia de energía, más potencia (ver párrafo anterior).

Los imanes tienen la propiedad inusual de que al mover un imán, ejerce una fuerza sobre las partículas cargadas. Dado que los electrones son muy pequeños, tienen una masa pequeña, sin embargo, por lo general, los núcleos positivos de los átomos con los que están asociados los sujetan muy fuertemente. Sin embargo, en los conductores, las partículas cargadas pueden moverse con tanta facilidad que un imán puede empujarlas. Ese impulso que experimentan los electrones es la fuerza electromotriz (EMF) o, más comúnmente, el voltaje. Es importante tener en cuenta que es solo un CAMBIO de campo magnético (generalmente medido en ‘flujo’ o número de ‘líneas de campo magnético que pasan a través de una superficie, pero básicamente solo una medida de la fuerza y ​​dirección cambiantes del campo magnético) lo que proporciona un voltaje Un imán realmente muy fuerte, sentado quieto, no generará una fuerza sobre las partículas cargadas, por lo que no generará corriente.

Entonces, ¿cómo se obtiene una mayor potencia o corriente? Bueno, la ecuación de Faraday que alguien más ha proporcionado aquí te da una idea. Obtendrá un EMF más fuerte si tiene un campo magnético más fuerte o si hace que el campo magnético cambie más rápidamente porque tendrá un flujo mayor que generará una mayor fuerza sobre los electrones. El resto depende del material en el que intentas generar una corriente.

La corriente se define como la cantidad de carga (que se puede considerar como el número de electrones) que pasa por un punto en el conductor por unidad de tiempo. Cuanto más fácil sea que los electrones se muevan de un átomo a otro en el material (en otras palabras, menor será su resistencia), menos empuje debe proporcionar para obtener una corriente particular. O podría pensar que es más fácil mover los electrones, de modo que cuanto más corriente genere su EMF desde su imán. De cualquier manera, si obtienes algo con una resistencia realmente baja, obtendrás una corriente más grande. Dado que la energía eléctrica es solo corriente EMF x, también obtendrá una mayor potencia de esta manera.

En conclusión, desea un imán realmente fuerte (y ayudará si también es grande), por lo que posiblemente sea un imán de tierras raras, y desea un conductor con una resistencia realmente baja (lo mejor sería un superconductor sobreenfriado, porque efectivamente tienen resistencia cero!). Luego, debes mover el imán más allá del conductor lo más rápido posible. Esto generará un pico muy rápido de alta corriente. Si desea una corriente más o menos continua, deberá pensar en hacer algo como un generador, que coloca el imán (o imanes) dentro de una bobina que luego gira, generando electricidad.

Espero que ayude.

Por la ecuación de faraday:

en el LHS es la integral de línea del campo eléctrico que le da EMF (voltaje), y en el RHS tenemos la derivada del tiempo del flujo (Cantidad de campo magnético en un área) del campo magnético. Por lo tanto, para aumentar la corriente, aumenta el flujo del campo magnético. Ahora, suponga que está recibiendo corriente girando una placa de metal en uniforme B. Hay varias maneras de aumentar la corriente, una forma es aumentar la B, otra es aumentar el área donde la B está cubriendo el metal y la última es simplemente Gire la placa más rápido.

Algunas buenas respuestas aquí, pero intentaré simplificarlo aún más:
La electricidad en términos de energía utilizable puede considerarse como las olas en el océano. El agua es como los electrones en un conductor. Sin agua no puede haber olas, pero el agua misma es el medio en el que se mueven las olas. Los campos magnéticos son como los vientos que empujan el agua y los convierten en olas. Ahora imagine que tiene una bandeja de agua y un ventilador de mano (del tipo que agita). ¿Cómo se crea más energía en las ondas del agua?

  1. haga que cada ’empuje’ del ventilador sea más fuerte / fuerte, esto hace olas más grandes. Equivalente: usar un imán más fuerte
  2. Haga más ’empujes’, agitando el ventilador más rápido, esto genera más olas por unidad de tiempo, equivalente, girando su imán más rápido
  3. Use una bandeja de agua más profunda: cuanta más agua tenga en su bandeja, menor será la resistencia del contenedor, puede hacer olas más grandes y más rápidas. equivalente: usar más conductor, en términos de densidad, es decir, más vueltas de cable por área

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