¿Por qué el exterior de un electroimán no es magnético?

Aprender a leer un circuito magnético es una habilidad que no se enseña mucho en la actualidad.

Tienes razón (en tu comentario a la respuesta de Dmitry) de que el mismo flujo está presente en el polo central y en el polo exterior (dividido).

Sin embargo, observe que el área total en el polo central es un cuadrado (supongo que una pulgada cuadrada) - al ras con la bobina.

Ahora mida el área total del otro polo: toda la superficie posterior (aproximadamente 3 pulgadas cuadradas), los extremos exteriores (aproximadamente 2 pulgadas cuadradas cada uno), ambos lados (aproximadamente 3 pulgadas cuadradas cada uno) y las dos superficies de la pieza polar ellos mismos (sumando 1 pulgada cuadrada). El total está en algún lugar alrededor de ... 14 pulgadas cuadradas, por lo que una aproximación muy aproximada a la densidad de flujo sería 1/14 de lo que espera.

Si puede leer las corrientes y los voltajes en un circuito con cable de baja resistencia, cable de alta resistencia más delgado y resistencias reales, puede comenzar a entender este circuito imaginando una barra de hierro gruesa como una resistencia baja o con alta conductividad. Aire o vacío como una alta resistencia (es decir, baja conductividad).

El término real para la resistencia en los circuitos magnéticos es "reluctancia", y para conductividad es "permeabilidad". El aire tiene una "permeabilidad relativa" de 1, hierro en miles. Por lo tanto, una barra de hierro conduce el flujo magnético miles de veces mejor que una trayectoria de aire de la misma longitud (hasta altas densidades de flujo, entonces se saturará).

Por lo tanto, la densidad de flujo no se distribuye equitativamente alrededor del enorme polo exterior, es proporcional al área de una sección de ese polo e inversamente proporcional a la longitud del espacio de aire. Por lo tanto, será un poco más fuerte en el borde interior de las piezas del polo exterior donde el espacio de aire es de solo 1/2 pulgada, y un poco más débil en la superficie inferior donde el espacio de aire (desde el polo interior) es de aproximadamente 2-3 pulgadas.

El cálculo de las densidades de flujo exactas se puede hacer con el cálculo para formas simples, pero las simulaciones y el análisis de elementos finitos se usan con más frecuencia ahora.

Ahora, espero que mantengas las laminaciones en "I"? Úsalos como una barra de hierro que abarca la parte superior de la "E". A medida que los acerque, encontrará que los espacios de aire entre E y I se reducen, y al reducir el espacio, el flujo se concentrará en esos espacios y a medida que se reducen los espacios de aire, se reducirá la "resistencia", es decir, la reticencia, y así la "corriente" es decir, el flujo aumentará dramáticamente, y también lo hará la fuerza atractiva entre el electroimán y la barra. ¡ADVERTENCIA, mantén tus dedos fuera del camino cuando hagas esto!

El flujo magnético no puede aumentar infinitamente alto, eventualmente el hierro se "saturará" a aproximadamente 1.2 Tesla.

Ahora puede ver cómo funciona el imán de herradura de Dmitry y cómo mejorarlo: junte los polos para reducir el espacio de aire. Además, observe los motores eléctricos de juguete: cómo se forman las piezas polares para que coincidan con el rotor de hierro (con la bobina enrollada en él) para concentrar el flujo en la pequeña brecha entre los polos del imán y el rotor.

EDITAR: encontré una buena introducción aquí ...

Presta atención a las figuras, lee las palabras más tarde ... Tenga en cuenta lo siguiente:

• La Figura 1.6 muestra la densidad de flujo relativa dentro y fuera de una bobina, incluso sin un núcleo de hierro para concentrar el flujo en el interior, puede ver cuán relativamente densa es.
• La figura 1.7 muestra cómo hacer un imán de herradura con un espacio de aire muy pequeño. (Tenga en cuenta que solo puede colocar objetos delgados en el espacio donde el campo es fuerte) También tenga en cuenta que han trazado una línea de "flujo de fuga": todo el hierro expuesto irradiará algo de flujo de fuga, pero tenga en cuenta durante cuánto tiempo se comparan las rutas de aire. la longitud de la brecha.
• La Figura 1.10 muestra cómo evoluciona esto hasta convertirse en un motor efectivo.

Habiendo cubierto algunos de los "por qué", si realmente estás preguntando "¿qué hago al respecto?" agrega algún contexto sobre lo que quieres lograr a la pregunta. Ahora debería estar claro que los circuitos magnéticos están diseñados para un propósito específico, y no sabemos nada acerca de cuál es su propósito.

Esto se debe a la geometría de su imán: un polo se concentra en el centro de la bobina, mientras que el otro se distribuye entre las alas exteriores. A menos que proporcione suficiente corriente para saturar todo el núcleo, el flujo se distribuirá de manera desigual, con un punto en el centro del polo central que canaliza la mayor parte.

Si necesita tener dos polos con la misma fuerza de atracción, debe usar un electroimán en forma de U (también llamado electroimán de herradura) como este: