Instrumento de Hierro Móvil

Este instrumento es una de las formas más primitivas de instrumentos de medición y relés. Los instrumentos de tipo de hierro móvil son principalmente de dos tipos: de atracción y de repulsión.
Cuando se coloca un trozo de hierro cerca de un imán, será atraído por el imán. La fuerza de esta atracción depende de la intensidad del campo magnético. Si el imán es un electroimán, la intensidad del campo magnético puede aumentarse o disminuirse fácilmente al aumentar o disminuir la corriente a través de su bobina.
En consecuencia, la fuerza de atracción que actúa sobre el trozo de hierro también aumentará o disminuirá. Basándose en este sencillo fenómeno, se desarrolló el instrumento de hierro móvil de tipo de atracción.

Cuando se mantienen dos trozos de hierro uno al lado del otro y se acerca un imán, los trozos de hierro se repelerán entre sí. Esta fuerza de repulsión se debe a que se inducen polos magnéticos iguales en los mismos lados de los trozos de hierro debido al campo magnético externo.
Esta fuerza de repulsión aumenta si se incrementa la intensidad del campo del imán. Como en el caso anterior, si el imán es un electroimán, la intensidad del campo magnético puede controlarse fácilmente controlando la corriente de entrada al imán. Por lo tanto, si la corriente aumenta, la fuerza de repulsión entre los trozos de hierro aumenta, y si la corriente disminuye, la fuerza de repulsión entre ellos disminuye. Basándose en este fenómeno, se construyó el instrumento de hierro móvil de tipo de repulsión.

Construcción del Instrumento de Hierro Móvil

La construcción básica del instrumento de hierro móvil de tipo de atracción se ilustra a continuación:
Un disco delgado de hierro suave está montado excéntricamente frente a una bobina. Este hierro tiende a moverse hacia adentro, es decir, desde un campo magnético más débil hacia uno más fuerte cuando fluye corriente a través de la bobina. En el instrumento de atracción de hierro móvil, anteriormente se utilizaba el control por gravedad, pero ahora este método ha sido reemplazado por el control por resorte en los instrumentos relativamente modernos. Ajustando el peso de equilibrio, se logra una desviación nula del puntero. La fuerza de amortiguamiento necesaria en este instrumento se proporciona mediante la fricción del aire. La figura muestra un tipo típico de sistema de amortiguamiento proporcionado en el instrumento, donde el amortiguamiento se logra mediante un pistón móvil en una jeringa de aire.

Teoría del Instrumento de Hierro Móvil de Tipo de Atracción

Supongamos que cuando no hay corriente a través de la bobina, el puntero está en cero, el ángulo formado por el eje del disco de hierro con la línea perpendicular al campo es φ. Ahora, debido a la corriente I y a la correspondiente intensidad del campo magnético, el trozo de hierro se desvía a un ángulo θ. El componente de H en la dirección del eje del disco de hierro desviado es Hcos{90 – (θ + φ) o Hsin (θ + φ). La fuerza F que actúa sobre el disco hacia adentro de la bobina es, por lo tanto, proporcional a H2sin(θ + φ), por lo que la fuerza también es proporcional a I2sin(θ + φ) para una permeabilidad constante. Si esta fuerza actúa sobre el disco a una distancia l del pivote, entonces el par de desviación,


Dado que l es constante.

Donde, k es una constante.
Ahora, como el instrumento está controlado por la gravedad, el par de control será

Donde, k’ es una constante.
En estado estacionario,

Donde, K es una constante.

Presentación en Video del Instrumento de Hierro Móvil

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