Electroimán para niños
Un electroimán es un tipo especial de imán. Su campo magnético se crea cuando la corriente eléctrica fluye a través de él. Lo interesante es que este campo desaparece en cuanto se apaga la corriente.
Los electroimanes suelen estar hechos con muchas vueltas de alambre muy juntas. A menudo, este alambre se enrolla alrededor de un núcleo de material magnético, como el hierro. Este núcleo ayuda a concentrar el magnetismo y hace que el imán sea mucho más potente.
La gran ventaja de un electroimán es que puedes controlar su fuerza. Puedes hacer que el campo magnético sea más fuerte o más débil cambiando la cantidad de electricidad que pasa por el cable. Sin embargo, a diferencia de un imán normal, un electroimán necesita electricidad constante para funcionar.
Los electroimanes se usan en muchos aparatos que usamos a diario. Los encuentras en motores, generadores, altavoces y discos duros. También son clave en máquinas de resonancia magnética y en la industria para mover objetos grandes de metal.
Contenido
Historia de los Electroimanes
En 1820, un científico danés llamado Hans Christian Ørsted descubrió algo asombroso. Se dio cuenta de que las corrientes eléctricas pueden crear campos magnéticos. Ese mismo año, el físico francés André-Marie Ampère demostró que se podía magnetizar un trozo de hierro usando una bobina de cable.
Estos descubrimientos llevaron al científico británico William Sturgeon a crear el primer electroimán en 1824. Era una pieza de hierro con forma de herradura. Sturgeon la envolvió con 18 vueltas de cable de cobre sin aislar. Para que el cable no tocara el hierro, lo barnizó.
Cuando Sturgeon hizo pasar electricidad por el cable, el hierro se volvió magnético y atrajo otros metales. Al cortar la corriente, el hierro perdía su magnetismo. Su primer electroimán, que pesaba solo unos 200 gramos, ¡podía levantar casi 4 kilos!
Los primeros electroimanes de Sturgeon no eran muy fuertes. Esto se debía a que el cable no tenía aislamiento. Por eso, solo podía enrollar una capa de cable alrededor del hierro.
A partir de 1830, el científico estadounidense Joseph Henry mejoró mucho los electroimanes. Usó cable aislado con hilo de seda, lo que le permitió enrollar muchas capas. Así, creó imanes muy potentes con miles de vueltas de cable. Uno de sus electroimanes llegó a levantar más de 935 kilos. Los electroimanes se usaron mucho en los primeros telégrafos.
¿Cómo funciona un Electroimán?
El material del núcleo de un electroimán, como el hierro, está formado por pequeñas zonas llamadas dominios magnéticos. Piensa en ellos como si fueran pequeños imanes. Antes de encender el electroimán, estos dominios están desordenados. Sus pequeños campos magnéticos se anulan entre sí, y el hierro no es magnético.
Cuando la corriente eléctrica pasa por el cable enrollado, su campo magnético entra en el hierro. Esto hace que los dominios se alineen en la misma dirección que el campo del cable. Así, sus pequeños campos magnéticos se suman al campo del cable. Esto crea un campo magnético grande que se extiende alrededor del imán.
Cuanta más corriente pasa por el cable, más dominios se alinean. Esto hace que el campo magnético sea más fuerte. Llega un punto en que todos los dominios están alineados. A esto se le llama saturación magnética. Después de este punto, aunque aumentes la corriente, el campo magnético ya no se hará mucho más fuerte.
Cuando apagas la corriente, la mayoría de los dominios vuelven a desordenarse. Así, el campo magnético desaparece. Sin embargo, algunos dominios pueden quedarse alineados. Esto deja un magnetismo muy débil en el núcleo, llamado remanencia.
La Regla de la Mano Derecha
Los campos magnéticos que crean las bobinas siguen la regla de la mano derecha. Imagina que cierras los dedos de tu mano derecha en la dirección del campo magnético. Tu pulgar te indicará la dirección de la corriente eléctrica.
El lado del electroimán de donde salen las líneas del campo magnético se llama "polo norte".
Usos de los Electroimanes
Los electroimanes son muy útiles porque su campo magnético se puede cambiar. Se usan para desviar partículas cargadas, como en los televisores antiguos o en los espectrómetros de masa.
También son una parte clave de muchos interruptores. Se encuentran en los frenos y embragues de los coches. En algunos tranvías, los frenos electromagnéticos se pegan directamente a los rieles.
Las grúas usan electroimanes muy potentes para levantar grandes bloques de hierro y acero. También sirven para separar metales en los centros de reciclaje. Los trenes de levitación magnética usan electroimanes para flotar sobre las vías. Algunos trenes usan la fuerza de atracción y otros la de repulsión.
En los motores eléctricos, los electroimanes crean un campo magnético que hace girar el motor. Aunque la plata es el mejor conductor de electricidad, el cobre se usa más por ser más barato. A veces se usa aluminio para que los motores sean más ligeros.
La ventaja principal de un electroimán es que puedes controlar su fuerza rápidamente. Sin embargo, necesitan electricidad constante para mantener el campo. Si no necesitas un campo magnético que cambie, los imanes permanentes suelen ser mejores. Además, se pueden hacer imanes permanentes que son más fuertes que un electroimán del mismo tamaño.
Fuerza de los Electroimanes
Calcular la fuerza exacta de un electroimán sobre materiales magnéticos es complicado. Pero podemos estimar la fuerza máxima. Si el campo magnético está dentro de un material como el acero, la fuerza máxima se calcula con una fórmula:
Donde:
- F es la fuerza (en newtons).
- B es la fuerza del campo magnético (en teslas).
- A es el área de las caras de los polos (en metros cuadrados).
es una constante que representa la permeabilidad del espacio libre.
Por ejemplo, un electroimán puede levantar contenedores de más de 25 toneladas, más el peso de la carga y los vehículos.
Para hacer un electroimán muy fuerte, se necesita un circuito magnético corto y una gran superficie. La mayoría de los materiales magnéticos se "saturan" entre 1 y 2 teslas. Esto significa que no se pueden magnetizar mucho más allá de ese punto.
Por eso, los electroimanes industriales para levantar objetos grandes se diseñan con los polos en un solo lado (el inferior). Esto concentra las líneas de campo para que el imán sea lo más fuerte posible.
Haz tu propio Electroimán Casero
Puedes construir un electroimán sencillo en casa. Necesitarás una pila, un clavo o tornillo de metal y un cable de cobre de unos 2 metros.
Recuerda que todos los cables por los que pasa electricidad crean un campo magnético. Puedes comprobarlo con una brújula.
Coloca la brújula sobre una mesa. Luego, enrolla el cable de cobre alrededor del clavo varias veces. Conecta los extremos del cable a los polos positivo y negativo de la pila por unos segundos. ¡Verás que la aguja de la brújula se mueve!
Normalmente, la brújula apunta al norte de la Tierra. Pero cuando conectas el cable a la pila, la aguja se mueve. Esto ocurre porque la aguja de la brújula es un pequeño imán. El campo magnético que crea el cable con la electricidad afecta a la brújula. Ten cuidado, la pila se descargará rápido si la dejas conectada mucho tiempo.
Véase también
En inglés: Electromagnet Facts for Kids
