El electromagnetismo es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Se trata de una interacción entre cuerpos con cargas eléctricas. Esta interacción se da a través de los campos eléctricos y magnéticos que se generanalrededor de los cuerpos con cargas eléctricas. Esta fuerza es responsable de muchos fenómenos, como la luz, el calor, la electricidad, las comunicaciones, laradiación, etc.
En el experimento de hoy, vamos a realizar un electroimán casero.
¿Qué es un electroimán?
Un electroimán es un tipo de imán que consiste en una bobina y un núcleo ferromagnético. La diferencia principal radica en que se transforma en un imánpermanente cuando el electroimán se conecta a una corriente eléctrica.
El primer electroimán lo creó William Sturgeon en 1824, descubriendo que este era capaz de levantar 20 veces su peso. Posteriormente, Joseph Henry lo mejoró, aumentando la intensidad magnética y consecuentemente su potencia. Hoy en día el electroimán se utiliza en multitud de dispositivos, como en grúas, suponiendo también el inicio del uso de la energía eléctrica en máquinas útiles ycontrolables, como el telégrafo y el motor eléctrico.
En este experimento construiremos de una manera muy sencilla el electroimánoriginal inventado por William Sturgeon.
¿Cómo hacer un electroimán casero?
Para construir un electroimán vamos a necesitar los siguientes materiales:
- Una pila de petaca.
- Cable.
- Un tornillo de hierro.
- Cinta adhesiva.
- Clips.
En primer lugar, cogeremos el tornillo y enrollaremos el cable alrededor. Al hacerlo tendremos que dejar un trozo de cable libre y también 1 centímetro desde el inicio del tornillo. Además, habrá que tener cuidado a la hora de enrollarlo para que cada vuelta de cable quede lo más apretada posible, pero sinque se monten unas sobre otras.
A continuación, para que no se nos desenrolle, sujetaremos los extremos delcable con cinta adhesiva.
Finalmente, conectaremos los dos extremos del cable que hemos dejado libresen cada extremo del tornillo, con cada polo de la pila.
¿Cómo funciona el electroimán?
Ahora que ya tenemos nuestro electroimán listo podemos empezar a probar su funcionamiento. Para ello acercaremos los clips a la punta del tornillo para ver como son atraídos.
Sin embargo, en el momento en que desconectemos uno de los cables de la pila e intentemos hacer lo mismo con los clips, comprobaremos que estos se acercanal tornillo en un primer momento, pero que poco después no se acercan, ya quela fuerza magnética que poseía el electroimán acaba desapareciendo si no recibecorriente eléctrica.
Llegados a este punto podemos experimentar con la cantidad de peso que el electroimán puede atraer, enrollar más o menos el cable o sustituir la pila por unade mayor o menos voltaje.
Hay que tener en cuenta que, debido al efecto Joule, el cable se irá calentando,por lo que es recomendable que se vaya vigilando el estado del cable para ir desconectando la pila cuando la temperatura sea demasiado elevada.
¿Qué sucede en el electroimán y cómo lo explicamos?
Con este experimento podremos entender un poco más el fenómeno que relaciona la corriente eléctrica y el magnetismo, la inducción electromagnética.
Cuando hacemos circular una corriente eléctrica por el cable, el tornillo de hierrose convierte en un imán temporal, ya que en este se genera un campo magnético, que es el que permite que los clips se sientan atraídos por el tornillo.
A diferencia de un imán permanente, en el electroimán podemos controlar la fuerza de atracción, que dependerá del número de vueltas que demos al cable alrededor del tornillo (espiras), del material del tornillo y del voltaje de la pila. Si queremos un electroimán más potente, tendremos que aumentar el número deespiras, el voltaje de la pila o utilizar un tornillo de material ferromagnético.
En el momento en que se desconecta de la pila y, por lo tanto, se corta la corriente, el magnetismo desaparece.
Usar nuestro electroimán en un motor eléctrico
Un motor eléctrico es una máquina que permite transformar la energía eléctrica en energía mecánica, mediante la acción de un conjunto de electroimanes, utilizando la acción de los campos magnéticos. El motor eléctrico se compone de dos partes:
- El estator: parte exterior y fija del motor, compuestos por un imán donde se encuentran los polos norte y sur, dispuestos cada uno en un extremo.
- El rotor: parte interna del motor que consiste en una bobina que genera un campo magnético cuando hacemos pasar una corriente eléctrica a través de esta y que gira debido a las fuerzas de atracción y repulsión que actúan con el imán del estator, sucediendo lo mismo que en nuestro electroimán.