¿Es posible proyectar un campo magnético en un lugar del espacio?

Question

La intensidad de un campo magnético disminuye rápidamente a medida que aumenta la distancia a un imán.

¿Existe alguna forma de utilizar los campos electromagnéticos para crear un campo magnético en un lugar? Por ejemplo, si hay campos electromagnéticos fuertes que se cruzan en un lugar desde muchos transmisores fuertes, ¿podría crearse una interferencia constructiva que cree un campo magnético local?

La idea de ingeniería es que si se crea un conjunto de transmisores de radio con una fuerza fuerte trabajando juntos, podría haber un patrón de interferencia en un punto alejado de los transmisores (tal vez 100 metros de distancia) donde los campos producen un campo magnético en ese lugar.

Creo que esto podría hacerse ya que un campo EM está compuesto por un campo eléctrico y un campo magnético, ¿no debería haber una manera de hacer que el campo magnético sea fuerte en un lugar del espacio?

Una consecuencia positiva de esto sería que un imán colocado en ese lugar a 100 metros de distancia podría ser movido por el campo. Además, si el campo fuera alterno, en lugar de fijo, entonces un electroimán en ese lugar podría ser alterno, y la fuerza sobre el electroimán podría proporcionar fuerza motriz.

Supongo que como nunca he oído hablar de esto, no se puede hacer. Pero también, una vez se dijo que no se podía hacer levitar un imán normal, luego alguien lo hizo con un imán giratorio que levita sobre otro imán, ahora es un juguete popular. La razón por la que funciona es que el imán está girando, por lo que no puede volcarse. Véase levitación magnética estabilizada por espín .

--- Actualización

Hola, me gustaría aclarar, deseo mover un objeto físico, un pequeño imán a distancia, no transmitir energía al objeto. Gracias.

--- Actualización 2

Mi objetivo de ingeniería para esto es un pequeño magnético, con giro estabilizado, siendo empujado desde un lugar distante. Un pequeño imán de espín estabilizado empujado desde abajo por algún campo magnético "proyectado" podría superar potencialmente la fuerza de la gravedad. Imagina un disco ligero y delgado que gira con un imán en el centro. Si un campo magnético proyectado lo empuja hacia arriba, se mantendría estable y podría ser proyectado desde el suelo al espacio.

Esto podría hacerse con un conjunto de miles de transmisores en el suelo, en algún lugar del desierto lejos de la gente. Todos los transmisores podrían concentrar un pequeño campo magnético en este imán.

Alternativamente, si el campo magnético se alterna con una frecuencia, entonces el imán del dispositivo levitado también podría alternarse a través del electromagnetismo, podría ser alimentado por una batería o por la energía de microondas transmitida al objeto. Esto es más o menos un problema de ingeniería si hay alguna ciencia básica que pueda permitir que esto sea una realidad potencial.

-- Actualización 3

¿Podría utilizarse la "Fricción por Radiación"?

https://physicsworld.com/a/radiation-friction-could-make-huge-magnetic-fields-with-lasers/

Answer 1

Esto es posible, sólo que es muy muy difícil de hacer.

La gente hace esto regularmente con el campo eléctrico de la luz para mover partículas dieléctricas (aislantes) en el laboratorio, y la técnica se conoce como "pinzas ópticas":

http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_tweezers

La razón por la que no se quiere intentar esto con partículas magnéticas es que el campo magnético de la luz es mucho más débil que el campo eléctrico, o más bien que no interactúa mucho con la mayoría de los materiales magnéticos.

La respuesta de Greg es correcta a medias - El hecho de que estos campos oscilen en el tiempo significa que la fuerza aplicada también oscilaría, sin embargo, se aprovecha el gradiente de campo para hacer funcionar las pinzas ópticas.

Answer 2

Claro que es posible. Así es como funcionan los conjuntos de torres de radio de telefonía móvil. En una configuración típica, varias de estas torres se colocan en línea, a cierta distancia de una ciudad, de manera que la línea es aproximadamente perpendicular a la dirección de la ciudad. La colocación de las torres está diseñada para que las señales se refuercen entre sí lo máximo posible sólo en la ciudad. De este modo, la mayor parte de la potencia transmitida por las torres se dirige a la zona en la que la mayoría de la gente utiliza realmente sus teléfonos móviles, y no se desperdicia mucha energía transmitiendo en espacios abiertos.

Sin embargo, en el caso de las torres de telefonía móvil, lo único que realmente es empujado por las ondas electromagnéticas son los electrones de los teléfonos móviles. En teoría, no hay ninguna razón por la que no se pueda utilizar el mismo concepto para mover algo más grande, como un imán, pero se necesitaría ampliamente transmisores más potentes, quizá más potentes de lo que se sabe construir con la tecnología actual (dependiendo del tamaño del imán que se intente mover y de la distancia). Aun así, es un problema de ingeniería.

Además, una nota al margen: generalmente es el campo eléctrico el responsable de mover las cosas, no el campo magnético. Los campos magnéticos en sí no transfieren energía, sólo cambian la dirección del movimiento existente. Pero los dos tipos de campos se mezclan cuando se cambia el marco de referencia, por lo que es una distinción semiarbitraria.

Answer 3

Esto puede hacerse sin duda, ya que cargadores de inducción funcionan más o menos así. Dicho esto, esta técnica no es muy eficiente y es difícil de escalar a grandes distancias.

Para las grandes distancias, una de las ideas más populares es utilizar transmisión por microondas .

Hay un muy buen artículo en la wikipedia con un resumen de todas estas tecnologías con pros y contras.

Answer 4

No, este método no es viable.

Tienes razón en que el campo EM es "Electro "+"Magnético", pero estas contribuciones son oscilantes en el tiempo. Cada interferencia que produzcan oscilará también en el tiempo, aunque la magnitud del pico de estas oscilaciones pueda (teóricamente) ser alta (esa es la interferencia constructiva que mencionas).

Digamos que tomas el vector del campo magnético de tu $i$ a la posición de su objeto (puntual):

$B_i(t) = B_{0i} \sin(2 \pi \nu_i t + \phi_i)$

Si tiene un $n$ ondas que interfieren constructivamente, que tienen que tener la misma frecuencia ( $\nu_i = \nu$ ), y el campo magnético total será

$B(t) = (\sum_{i=1}^n B_i) \sin(2 \pi \nu t) = n B \sin(2 \pi \nu t)$

con el paso final, muy simplificado, que es verdadero si todas las magnitudes del campo son iguales. Así, su campo seguirá teniendo la oscilación a la frecuencia original (por ejemplo, la frecuencia de radio (~ decenas-centenares de MHz) o el rayo láser (cientos de THz). Ningún objeto macroscópico reaccionaría a esta perturbación de alta frecuencia debido a la inercia. E incluso si lo hicieran, el movimiento resultante no sería un empuje o un tirón, sino una oscilación en la escala de tiempo de $1/\nu$ . Por eso, en general, el movimiento se induce con campos estacionarios o que se mueven lentamente.

... y esto ni siquiera ha tenido en cuenta un montón de limitaciones prácticas de este esquema.

Answer 5

Una lente óptica concentra los campos electromagnéticos radiantes y estos campos (incluido el campo B magnético) pueden ser mucho más altos que en la fuente, así que sí es posible. Para campos B más constantes y fuertes, también depende del tipo de campo que se quiera generar (no puede desobedecer el teorema de Earnshaw, las ecuaciones de Maxwell, etc.). En general, hoy en día, los campos magnéticos estáticos y dinámicos suelen generarse de forma más sencilla, con campos en la fuente más altos que en el objetivo. Eso no quiere decir que sea imposible al revés, y si es factible y práctico sería un gran avance, ya que generar campos magnéticos en una región más alta que en la fuente, nos permitiría generar campos B muy altos en general, campos de fuerza que hoy serían imposibles de generar porque destruirían la fuente por ruptura eléctrica. Estos campos B tan elevados podrían tener importantes aplicaciones para la fusión nuclear, los cohetes de iones, la resonancia magnética nuclear y los aceleradores de partículas. No es un problema trivial. Posiblemente se podría encontrar una solución considerando campos dinámicos no radiantes (Schott los descubrió) o emisiones de ondas evanescentes de gran longitud de onda (transferencia de energía inalámbrica) con algún tipo de interferencia/cancelación de ondas en la fuente. Atrévete a hacerlo.