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Conversor de Densidad de Flujo Magnético

Convierte densidad de flujo magnético entre Tesla, miliTesla, microTesla, Gauss y nanoTesla.

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Fórmula

1T=104G=103mT=106muT1 T = 10⁴ G = 10³ mT = 10⁶ mu T

Cómo Funciona

Esta calculadora convierte entre Tesla, Gauss, millitesla, microtesla y nanotesla para ingenieros magnéticos, diseñadores de sensores y físicos que trabajan con campos magnéticos. Según el folleto del SI (BIPM), el Tesla es la unidad SI de densidad de flujo magnético: 1 T = 1 Wb/m^2 = 1 V·s/m^2 = 1 kg/ (A·s^2). La unidad Gauss del CGS se relaciona exactamente como 1 T = 10 000 G. Los campos magnéticos abarcan 15 órdenes de magnitud: nanoteslas para los estudios geomagnéticos (el campo terrestre es de 25 a 65 uT, según la ubicación según el WMM de la NOAA), militesla para los sensores Hall (rango de operación de 1 a 100 mT) y Tesla para las máquinas de resonancia magnética (de 1,5 a 7 T para uso clínico, hasta 45 T de investigación según el IEEE/NSF). La permeabilidad magnética del espacio libre mu_0 = 4*pi × 10^-7 H/m exactamente (2019 SI).

Ejemplo Resuelto

Problema: un sensor de corriente de efecto Hall mide la corriente de fase del motor utilizando un espacio de aire de 5 mm. Calcule el campo requerido para una medición de 100 A con un sensor con una sensibilidad de 2,5 mV/mT.

Solución:

  1. Campo desde el cable: B = mu_0 × I/(2*pi*r) = 4*pi*10^-7 × 100/(2*pi*0.0025) = 8 mT a 2,5 mm del centro
  2. Convertir a Gauss: 8 mT = 80 G = 8000 uT
  3. Salida del sensor Hall: V = 2,5 mV/mT × 8 mT = 20 mV
  4. Resolución ADC requerida para una precisión de 0,1 A: 20 mV/1000 pasos = 20 UV/paso (ADC de 14 bits a 3,3 V = 200 uV/paso, marginal)
  5. Mejore mediante: un concentrador de ferrita (ganancia de 10 veces = 80 mT), un espaciado más cercano o un sensor de mayor sensibilidad (5 mV/mT)
  6. Consideración de compatibilidad electromagnética: los campos dispersos de los imanes de los motores (10 a 50 mT) pueden saturar el sensor; añada protección magnética

Consejos Prácticos

  • ✓Campo terrestre según el modelo magnético mundial de la NOAA: 25-65 uT (0,25-0,65 G) según la ubicación. Componente horizontal ~20 tU (referencia de la brújula), vertical 40-60 uT. Los teléfonos inteligentes miden esto con magnetómetros de 3 ejes (resolución de ~0,1 uT)
  • ✓Los sensores Hall varían según las hojas de datos de Allegro/Melexis: sensores lineales típicos de 10 a 200 mT, interruptores de cierre de 5 a 50 mT que funcionan y liberan. La saturación se produce entre 200 y 500 mT. Para > 500 mT, utilice sensores magnetorresistivos (AMR/GMR)
  • ✓Exposición segura según las directrices de la ICNIRP: campos estáticos < 2 T para el público en general, < 8 T para el trabajo. Los escáneres de resonancia magnética utilizan entre 1,5 y 3 T en la clínica (7 T en la investigación). Los imanes permanentes rara vez superan las 0,5 T en la superficie (5000 G)

Errores Comunes

  • ✗Confundir Tesla (densidad de flujo B) con Weber (flujo total Phi): son cantidades diferentes relacionadas por Phi = B × A. Un campo de 0,5 T sobre 0,01 m^2 = 5 MWb de flujo total. El diseño del motor utiliza ambos: B para los límites de saturación y Phi para el cálculo de la tensión
  • ✗Olvidar la conversión de 1 T = 10 000 G: si se utiliza un factor incorrecto, se obtiene un error de 10 000 veces. El gauss es habitual en las especificaciones de imanes permanentes (campo de superficie de NdFeB de 3000 a 5000 G = 0,3-0,5 T), mientras que Tesla es el estándar SI
  • ✗Interpretación errónea de las unidades de sensibilidad del sensor Hall: algunas especifican mV/mt, otras mV/G (10 veces diferentes). Un sensor de 2,5 mV/mT = 0,25 mV/g. Verifique siempre las unidades antes de calcular la tensión de salida esperada

Preguntas Frecuentes

Por SI: B (Tesla) = mu_0 × mu_r × H donde H (A/m) es el campo impulsor, mu_0 = 4*pi × 10^-7 H/m exactamente, mu_r es la permeabilidad relativa (1 para el aire, 1000-10000 para la ferrita). En el aire: B (T) = 1,257 × 10^-6 × H (A/m). B incluye la respuesta del material; H es independiente del medio.
Según la Sociedad de Magnetismo del IEEE: Gauss permanece en las hojas de datos de la industria de imanes permanentes (especificaciones de NdFeB y SmCo), el diseño de motores (flujo de aire en kG) y el registro magnético (coercitividad en Oe). Conversión: 1 T = 10 000 G = 10 kG. SI prefiere Tesla, pero las herramientas y referencias antiguas utilizan unidades CGS.
Según los estándares militares y JEDEC: la mayoría de los circuitos integrados toleran menos de 10 mT (100 G) sin afectar al rendimiento. Los sensores Hall se saturan a una velocidad de 200 a 500 mT. El almacenamiento magnético (disco duro, cinta) puede verse afectado por encima de los 5 a 10 mT. Las pantallas CRT (antiguas) son sensibles a más de 0,5 mT. Mantenga los imanes alejados de los dispositivos electrónicos sensibles.
Tierra: 25-65 uT (0,25-0,65 G) por NOAA. Superficie de motor de corriente continua pequeña: 10-100 mT (100-1000 G), 1000 veces más fuerte. Esta es la razón por la que los motores interfieren con los magnetómetros: un motor a 10 cm de distancia crea un campo de aproximadamente 1 mT, que supera los 50 uT de la Tierra. Usa blindaje magnético o distancia para obtener precisión en la brújula.

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