Si conecto una batería a un electroimán, ¿la fuerza magnética sería igual o más fuerte o más débil si usara una batería con una capacidad de 5000 V y 0,5 A (2500 Vatios) o 0,5 V y 5000 A?
¿O será igual de fuerte a cierta distancia pero el campo de la batería de 5000 V llega más lejos que la configuración de 5000A?
Primero, una batería es básicamente una fuente de voltaje. La clasificación actual es la cantidad de corriente que la batería puede entregar cuando la carga lo exige . No es la corriente que la batería siempre apaga. Entonces, solo porque la batería de 5 kV puede entregar hasta 500 mA, no significa que la bobina consumirá tanta corriente. Eso depende de la bobina. En estado estable, la bobina tendría que tener una resistencia de 5kV / 500mA = 10 KOhms para dibujar los 500mA. Más, y simplemente dibujará menos corriente. Menos, y se excede la capacidad actual de la batería y su voltaje de salida probablemente caiga, podría desvanecerse en una nube de humo negro grasiento, o lo que sea.
La intensidad del campo magnético generado por cualquier electroimán es directamente proporcional a la corriente a través de él. Digamos que su bobina tenía una resistencia de CC de 10 KOhms y por lo tanto extrajo 500 mA de la batería de 5 kV. La corriente que obtendría de la batería de 500 mV sería 500mV / 10kOhms = 50 uA. Eso significa que el campo magnético será 10000 veces más débil. El hecho de que la batería podría haber entregado 5 kA es irrelevante, ya que la bobina no está tratando de extraer tanta corriente.
Anteriormente dije que el campo magnético de un electroimán es proporcional a su corriente. Eso es cierto para cualquier electroimán. Se pueden construir diferentes electroimanes con diferentes constantes de proporcionalidad. Por ejemplo, es muy posible hacer un electroimán que dibuje 1A a 10V y otro que dibuje 2A a 5V que tengan la misma intensidad de campo magnético. El primero usaría un cable más largo pero más delgado, pero ambos podrían enrollarse alrededor del mismo núcleo.
La resistencia en el primer caso sería 10k \ $ \ Omega \ $, en el segundo caso sería 0.1m \ $ \ Omega \ $. Si usa el mismo cable, el imán 10k \ $ \ Omega \ $ tendrá 100 000 000 veces más giros que el 0.1m \ $ \ Omega \ $. Supongamos 100 000 000 de giros para el primero, y 1 turno para el segundo.
MMF (MagnetoMotive Force) se expresa en amperios-giros, luego el imán de alto voltaje tendrá un MMF de 100 000 000 giros \ $ \ veces \ $ 0.5A = 50 000 000 Ampere-turnos. La versión de bajo voltaje tendrá 1 giro \ $ \ veces \ $ 5000 = 5000 Amperios de giro. La versión de alto voltaje gana.
Para ver un cierto flujo, estarás más alejado del imán para el imán más poderoso que para el mismo flujo que el menos poderoso. Así que el campo del imán más poderoso llegará más lejos.
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Olin y yo interpretamos el problema un poco diferente. Usó el mismo imán para ambas situaciones, mientras que necesito dos imanes diferentes para hacer que las figuras salgan. Pero nuestro resultado es el mismo. Esto se debe a que, en el caso de Olin, la resistencia es fija, y también lo es el número de vueltas, por lo que la relación MMF es igual a la relación de voltaje. En mi caso, el número de vueltas es de 100 000 000: 1, pero la relación actual es de 1:10 000, por lo que en Ampere-turnos también es de 10 000: 1.
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