Construcción de un electroimán

Construcción de un electroimán

Objetivo

Verificar como ocurren los fenómenos magnéticos.
Construir un electroimán sencillo y experimentar la utilidad del mismo.

Introducción

Los imanes poderosos son difíciles de separar una vez se juntan. Hoy en día existen muchos usos para imanes poderosos, pero estos no podrían utilizarse si no pudiéramos separar los objetos que estos atraen.

Materiales

Puntas grandes de hierro o tornillos
Una bobina de cable
Objetos de hierro
Fuente de alimentación o pilas
Cinta adesiva

Realización práctica

1.- Quita 2 ó 3 centímetros del aislamiento del cable.
2.- Enrrolla el cable alrededor del clavo de hierro o del tornillo y sujeta los dos extremos con cinta adesiva para que no se desenrrollen.
3.- Conecta los dos extremos a la fuente de alimentación o a la pila y acercalo a los trocitos de hierro y observa si el electroiman que acabas de construir los atrae.
5.- Desconecta la corriente y observa lo que ocurre.

Electroimán construido

Precauciones

Hay que tener mucho cuidado siempre que se manejen aparatos que se conectan a la corriente electrica.
Si tenemos mucho tiempo conectado el electroimán puede calentarse en exceso.

Explicación científica

Cuando las cargas eléctricas se mueven crean a su alrededor un campo magnético. Esto es lo que comprobó Oersted en su famoso experimento. Al pasar la corriente eléctrica por un hilo las brujulas se orientaban perpendicularmente al hilo, de forma que las líneas del campo magnético son circunferencias concéntricas con el hilo.

Si ahora el hilo por el que pasa la corriente se enrolla en forma de helice para formar un solenoide el campo producido por las distintas espiras se suma para dar un campo que sigue el eje del solenoide. Tenemos asi practicamente un iman con sus polos Norte y Sur en los extremos de la helice.
Si dentro de ese solenoide metemos una barra de hierro (u otro material ferromagnético) los dominios mágnéticos del hierro (en última instancia, los átomos de hierro) se orientan todos de acuerdo con ese campo magnético y se refuerzan los

efectos y no hace falta que la corriente pase por el hierro para que se produzca el campo magnético, basta con que el campo magnético pase por el hierro para que sus dominios se orienten y se convierta en un imán.
Al enrollar el alambre sobre el tornillo se produce un electroimán que tiene dos polos, uno negativo y uno positivo. Su fuerza depende de la corriente eléctrica, el número de vueltas y el material del núcleo.

Curiosidades y otras cosas

Los fenómenos magnéticos se conocen desde hace por lo menos 2800 años, a partir de la observación de los antiguos griegos en el año 800 a. C. de que ciertos fragmentos de mineral en estado natural se atraían entre sí y atraían también a pequeños trozos de un metal, el hierro, pero no a otros metales como el oro y la plata. Dicho mineral se encontró en Magnesia, hoy Manisa, en el oeste de Turquía, hoy el material es conocido como magnetita y no es otra cosa más que Fe₃O₄ ; estos fragmentos eran ejemplos de lo que ahora conocemos como imanes permanentes.

Todos los imanes, sin importar su forma tienen dos polos, llamados polo norte o polo N y polo sur o polo S, los polos recibieron sus nombres debido al comportamiento de un imán en la presencia del campo magnético de la Tierra, el polo norte del imán tiende a apuntar al Polo Norte geográfico de la Tierra y su polo sur apuntará al Polo Sur geográfico terrestre, esto se utilizó para construir una brújula simple.

En 1825 el inglés William Sturgeon (1783-1850) enrolló 18 espiras de alambre conductor alrededor de una barra de hierro dulce, que dobló para que tuviera la forma de una herradura. Al conectar los extremos del cable a una batería el hierro se magnetizó y pudo levantar un peso que era 20 veces mayor que el propio. Este fue el primer electroimán, es decir, un imán accionado por electricidad.

Años después, en 1829, el estadounidense Joseph Henry (1797-1878) construyó una versión mejorada del electroimán. Para ello enrolló en una barra de hierro dulce espiras en forma mucho más apretada y en un número mayor; de esta manera logró una mayor intensidad magnética. El electroimán se comporta de forma equivalente a un imán permanente, con la ventaja de que su intensidad se puede controlar, ya sea cambiando la corriente que se le hace circular o variando el número de espiras de la bobina. Además, al cesar la corriente, cuando se desconecta la batería, desaparece el efecto magnético.

Hoy día se le ha dado a este descubrimiento un gran uso práctico, desde los pequeños imanes de figuras, hasta las cintas magnéticas para grabar y los discos de computadora.

La electricidad y el magnetismo están estrechamente relacionados. El movimiento de electrones causa ambos y cada corriente eléctrica tiene su propio campo magnético. Esta fuerza magnética en la electricidad se puede utilizar para hacer que poderosos electroimánes puedan ser prendidos y apagados con el movimiento de un conmutador.

Los electroimanes vienen en todo tipo de tamaños, desde los pequeños que utilizamos en los timbres de puertas hasta los que se utilizan para levantar coches y otros objetos pesados de hierro.

Bibliografía