Magnetostatica: parte 2

El bioelectromagnetismo es la disciplina que estudia los fenómenos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos que aparecen en los tejidos biológicos. Estos fenómenos incluyen las fuentes (comportamiento de tejidos excitables), los potenciales y corrientes eléctricas en las regiones conductoras, la respuesta de células excitables a estímulos eléctricos y magnéticos y las propiedades intrínsecas tanto eléctricas como magnéticas de un tejido. Física Médica Física Biofísica Ingeniería Bio-Ingeniería La importancia de esta disciplina se debe a que los fenómenos bioeléctricos de la membrana celular son funciones vitales para los organismos vivos. De hecho se puede decir que la propia vida empieza con un cambio en el potencial de la membrana. El interés del bioelectromagnetismo se debe a que al contrario de todas las otras variables biológicas, los fenómenos bioeléctricos y biomagnéticos se pueden detectar en tiempo real con métodos no invasivos, ya que la información se puede obtener a través y alrededor del conductor volúmico que constituye el cuerpo humano. El origen de estos fenómenos se puede investigar combinando las modernas teorías de fuentes y conductores con técnicas numéricas de cálculo.

El efecto Hall fue descubierto por Edwin Hall en 1879. Este efecto se aprecia cuando por una lámina conductora o semiconductora se hace circular una corriente y se coloca en presencia de un campo magnético. Las cargas que están circulando experimentan una fuerza magnética y son desplazadas hacia uno de los bordes de la lámina. Esto hace que aparezca un exceso de carga negativa en uno de los bordes en tanto que en el otro aparece un exceso de carga positiva, lo que provoca que aparezca un campo eléctrico, que a su vez ejerce una fuerza de carácter eléctrico sobre las carga. Esta fuerza eléctrica, actúa en la misma dirección pero en sentido contrario a la magnética. La acumulación de cargas continua hasta que el campo eléctrico se hace suficientemente grande como para que la fuerza eléctrica compense a la magnética. Esta situación se caracteriza por la diferencia de potencial que aparece entre los bordes denominada voltaje Hall.

Los experimentos de Inducción Magnética fueron llevados a cabo al rededor del año 1830 por Michael Faraday en Inglaterra, de ahí el nombre de la “Ley de Faraday”. Él comprobó que el factor importante en la inducción electromagnética era el intervalo del tiempo del cambio en el campo electromagnético a través de la espira. En otras palabras: “Se puede producir una FEM inducida en una espira si se cambia el campo magnético, es decir, si se cambia el número de líneas del campo que pasan a través de la espira”

Debido a que la FEM inducida en una espira depende del cambio en el número de líneas de campo que lo atraviesan, la capacidad para cuantificar el número de líneas a través de la espira en cualquier momento puede ser de gran utilidad.

La Ley de Lenz plantea que las tensiones inducidas serán de un sentido tal que se opongan a la variación del flujo magnético que las produjo; no obstante esta ley es una consecuencia del principio de conservación de la energía.

Ley de Lenz: "El sentido de las corrientes o fuerza electromotriz inducida es tal que se opone siempre a la causa que la produce, o sea, a la variación del flujo".

Permite determinar el sentido de la corriente inducida sin necesidad de hacer cálculos:

•   sea un campo magnético externo cuyo flujo es variable en una superficie
• · en presencia de un medio conductor (espira, bobina, superficie metálica, etc.) aparecerá una corriente inducida que, a su vez, genera un campo magnético
• · tenemos entonces dos campos magnéticos: el externo y el asociado a la corriente inducida.

Ejemplos:

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de la acción de un campo magnético. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente por lo general enrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo.

Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

Las bobinas son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magnético cuando se hacen circular por ellas una corriente eléctrica. 
Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un núcleo de material ferromagnético o al aire.

Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se suelen emplear los submúltiplos mH y mH.

Sus símbolos normalizados son los siguientes: