Flujo magnético

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El flujo magnético (representado por la letra griega fi Φ), es una medida de la cantidad de magnetismo, y se calcula a partir del campo magnético, la superficie sobre la cual actúa y el ángulo de incidencia formado entre las líneas de campo magnético y los diferentes elementos de dicha superficie. La unidad de flujo magnético en el Sistema Internacional de Unidades es el weber y se designa por Wb (motivo por el cual se conocen como weberímetros los aparatos empleados para medir el flujo magnético). En el sistema cegesimal se utiliza el maxwell (1 weber =108 maxwells).

[Wb]=[V]·[s][1]
Flujo magnético por una espira.

Si el campo magnético B es vector paralelo al vector superficie de área S, el flujo Φ que pasa a través de dicha área es simplemente el producto del valor absoluto de ambos vectores:

\Phi={B} \cdot S \,\!

En muchos casos el campo magnético no será normal a la superficie, sino que forma un ángulo \vartheta con la normal, por lo que podemos generalizar un poco más tomando vectores:

\Phi = \vec{B} \cdot \vec{S} = |\vec B| \cdot |\vec S | \, \cos(\vartheta) \,\!
Vectores normales a una superficie dada.

Generalizando aún más, podemos tener en cuenta una superficie irregular atravesada por un campo magnético heterogéneo. De esta manera, tenemos que considerar cada diferencial de área:

\Phi =  \int_S \vec{B} \cdot d\vec{S} \,

Se denomina flujo magnético a la cantidad de líneas de fuerza que pasan por un circuito magnético.

Cuantización del flujo magnético[editar]

Cuantización del flujo magnético en un anillo superconductor.[2]

Como ya predijo Fritz London en 1948, es posible observar la cuantización del flujo magnético en sustancias superconductoras. El cuanto de flujo magnético es una constante física:

\Phi_0 = \frac{h}{2e} = 2.067 833 636 \cdot 10^{-15} \, Wb \,\!.

El inverso del cuanto de flujo magnético KJ = 1/Φ0 se suele conocer como constante de Josephson, por Brian David Josephson.

Empleando el efecto Josephson es posible medir con mucha precisión el cuanto de flujo magnético, lo cual se ha empleado junto con el efecto Hall cuántico para medir la constante de Planck con la máxima precisión hasta la fecha. Es bastante irónico el hecho de que la constante de Planck suela estar asociada a sistemas microscópicos, pero su valor se calcule a partir de dos fenómenos macroscópicos como el efecto Josephson y el efecto Hall cuántico.[3] [4] [5]

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. «Sistema Internacional de Unidades» (en español). Consultado el 23 de Agosto de 2010.
  2. MG Castellano y otros (2003). «Tracing the characteristics of a flux qubit with a hysteretic dc-superconducting quantum interference device comparator». Journal of Applied Physics 94:  pp. 7935. doi:10.1063/1.1628382. 
  3. Petley, BW, Kibble, BP y Hartland, A (18 de junio de 1987). «A measurement of the Planck constant». Nature 327:  pp. 605 - 606. doi:10.1038/327605a0. http://www.nature.com/nature/journal/v327/n6123/abs/327605a0.html. 
  4. Williams, ER y otros (21 de septiembre de 1998). «Accurate Measurement of the Planck Constant». Physical Review Letters 81 (12):  pp. 2404 - 2407. doi:10.1103/PhysRevLett.81.2404. http://link.aps.org/abstract/PRL/v81/p2404. 
  5. «Physics News Graphics: Measuring Planck's Constant» (en inglés). Consultado el 14 de mayo de 2008.