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Electroimán

Fabriquemos un electroimán

En la introducción de este capítulo hemos hablado sobre el magnetismo
y su relación con la electricidad.
En otros proyectos ("la brújula", "Imanes que levítan", etc.)
observamos algunas de las caracteristicas de los imanes permanentes;
ahora vamos a desarrollar un proyecto muy simple de realizar
pero que es el fundamento de un gran número de aparatos
como gruas para elevar grandes cargas, zumbadores (el timbre),
sistemas de protección de sobrecargas eléctricas,
relevadores (relays, utilizados en electrónica), etc.
El electroimán fue inventado en 1825 por William Sturgeom,
continuando los trabajos de científicos como Ampere y faraday.
El primer diseño consistía en una "herradura" de hierro
sobre la que enrolló unas veinte espiras de cable
cuyas puntas se conectaban a una pila similar a la de Volta.
 
ELECTROIMAN DE STURGEON
La forma de "herradura" no es casual, ya que con ella se logra
un notable incremento en la densidad del campo magnético generado 
 Las diferencias más evidentes y que determinan los distintos usos que se les
dan, entre los imanes permanentes y los electroimanes son las siguientes:
Imanes permanentes: a) la densidad del campo magnético es muy baja y la posibilidad de incrementarla para su utilización en la industria es muy costosa, b) la densidad del campo magnético y la fuerza portante es muy dificil de controlar y decae con el envejecimiento del imán.
Electroimanes: a) se puede variar la intensidad magnética aumentando o disminuyendo la intensidad de la corriente eléctrica o la cantidad de espiras (vueltas de cable en el núcleo), b) la polaridad puede invertirse cambiando el sentido de circulación de la corriente eléctrica, c) se puede hacer aparecer o desaparecer el efecto magnético con solo conectar o desconectar el bobinado de la fuente de corriente eléctrica.

Vamos a construir nuestro electroimán...
¿Qué necesitamos?
  • Una barra de hierro de unos 15 a 20 cm. de largo (puede ser un clavo aunque sea galvanizado ya que su cuerpo es de hierro)
  • Cable (puede ser de cobre esmaltado o con cobertura plástica) 1,5 mts. aproximadamente.
  • Una pila (puede ser de 1,5 ó 9 V).
  • Cinta adhesiva
  • Clips metálicos, tornillos pequeños, arandelas de diferentes metales como hierro (aunque sea galvanizado), aluminio, cobre, etc.

¿Cómo lo hacemos?
Paso 1:  Enrollamos sobre la barra de hierro o el clavo varias vueltas (espiras) de cable. Debemos dejar al inicio y al final del cable unos 10 a 15 centímetros libres. En las puntas retiramos la cobertura de esmalte o plástico para poder conectarlos a los terminales de la pila. Podemos unir las puntas con cinta adhesiva o mejor, utilizar pinzas del tipo "cocodrilo".

 electroiman paso 1electroiman sin pila

Las espiras deben estar lo más juntas posible unas de otras, cuando cubrimos unos 10 cm. las sujetamos con cinta adhesiva. Podemos realizar otra vuelta encima de la primera para aumentar la fuerza portante del electroimán, aunque a los fines didácticos no es imprescindible.

electroiman_completo

Paso 2:  Conectamos los extremos del cable a la pila y acercamos una de las puntas del clavo a los elementos metálicos.
Paso 3:  ¿qué observamos? algunos elementos son atraídos y otros no.

Nota de seguridad: No mantener conectado por mas de algunos segundos el electroimán a la pila ya que puede generar un recalentamiento en la misma y en la bobina.
Paso 4:  Desconectamos uno de los extremos del cable de la pila.
Paso 5:  ¿qué observamos? el campo magnético desaparece y el clavo deja de atraer a los elementos metálicos.
¿Qué sucedió?
Acabámos de fabricar un "solenoide" que es un electroimán, es decir, una bobina de cable con un núcleo de hierro recto. Cuando conectamos el cable a la pila la corriente que circula por la bobina genera un campo magnético (potenciado por la barra de hierro). El conjunto actúa como un imán que atrae solo a los elementos fabricados con hierro y no a los demás. 
Al desconectar los cables de la pila la imantación cesa (generalmente la barra de hierro queda ligéramente imantada) y deja de atraer a los elementos metálicos.

 Luego de realizar este proyecto seguramente serán mucho más "atractivos".

 

 
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