La fuerza magnética de un electroimán según el número de vueltas de un embobinado
Hoy en la sección del Semanario de Investigaciones IB les compartimos la Evaluación Interna de Física Fundamental de nuestro ALUMNI Carlos Julio Valdés Oajaca (2020), quien fue asesorado por el Ing. Luis Fernando Micheo profesor de dicha asignatura y coordinador del Programa del Bachillerato Internacional.
«Un electroimán es un embobinado de alambre por el que pasa una corriente eléctrica1. La fuerza de un electroimán puede aumentar simplemente aumentando la intensidad a través del embobinado. Imanes industriales obtienen mayor fuerza utilizando un núcleo metálico para el embobinado, debido a que los dominios magnéticos del material se añaden al campo magnético existente2.
Esta invención ha sido muy importante para la creación de tecnologías que han revolucionado nuestra manera de vivir. En las chatarrerías3 hay imanes lo suficientemente poderosos para levantar automóviles. La fuerza magnética actúa a distancia y puede llegar a ser muy poderosa.
Los electroimanes que utilizan embobinados hechos de superconductores producen campos magnéticos extremadamente fuertes, ya que casi no hay resistencia eléctrica en estos materiales4.
Otra fascinante aplicación para los electroimanes es el transporte por levitación magnética. El vehículo, el cual normalmente es un tren, posee un embobinado de superconductores en la parte de abajo. El móvil se transporta por vías de aluminio, el embobinado genera corriente en el aluminio que actúa como un espejo magnético y repele el vehículo. Esto permite que flote unos centímetros el objeto y su velocidad es limitada sólo por el rozamiento con el aire5.
Por otra parte, radios, motores eléctricos, televisiones, altavoces y dispositivos para resonancia magnética, también utilizan electroimanes para su funcionamiento. Nuestra vida está llena de dispositivos que actúan con electricidad y magnetismo. Es asombroso que el equipo de resonancia magnética pueda diferenciar entre tejidos, debido al diferente tiempo de alineación de las cargas positivas de cada grupo de células, con respecto a un campo magnético introducido.6
Debido a todas estas aplicaciones que tiene el electromagnetismo, surgió la inquietud de analizar y estudiar la relación que existe entre el número de vueltas de un embobinado de cobre en un núcleo metálico, y la fuerza magnética que se producirá. En este caso, la relación será estudiada a través de un experimento en el que la fuerza magnética será medida por medio de la cantidad de peso de grapas atraída por un electroimán con un tornillo como núcleo. La electricidad y el magnetismo son tan interesantes, que ambos pertenecen al mismo fenómeno, el del electromagnetismo.
Para leer la investigación completa:
Materiales:
Se utilizó un tornillo hecho de acero, de largo 12.5cm contando la cabeza. El grosor era de 1.27cm y el diámetro de la cabeza era de 9cm. El tornillo fue manejado con un cinturón de plástico, utilizando la mano a una distancia de 0.5cm del núcleo metálico. El embobinado estaba conformado por un cable de cobre de 2.94m del mismo grosor recubierto de aislante. A cada extremo del cable de cobre se conectaron otros dos cables de cobre con aislante igualmente, y pinzas de ambos lados. Estos otros cables fueron conectados al cátodo y ánodo respectivamente. Se usaron 400 grapas con la misma forma y del mismo material. Una tapadera no metálica se utilizó para mantener la misma forma del conjunto de grapas en todo momento.
Posterior al experimento, las grapas fueron enviadas a una empresa para reciclar. Por otra parte, las baterías fueron prestadas por una empresa, así que se devolvieron para usarse en sistemas de alimentación ininterrumpida (SIA).
La próxima semana estaremos compartiendo otro trabajo de investigación realizado por uno de nuestros ALUMNI y con el apoyo recibido del profesor de la asignatura elegida por él y que forma parte del claustro en el Programa del Bachillerato Internacional de Colegio APDE El Roble.
#SeFuerteSeRoble #VanguardiayTradición #RezoPorElFinDeLaPandemia
1 Hewitt, Paul. Conceptual physics. Pearson: Addison Wesley, St. Petersburg FL. 2006. 10ma. edición. p. 465.
2 Ídem.
3 Según la Real Academia Española chatarrería significa: Almacén en el que se vende o compra chatarra (‖ conjunto de trozos de metal). Diccionario de la RAE. Definición chatarrería. https://dle.rae.es/chatarrer%C3%ADa?m=form. [Consulta: 24 de junio de 2020].
4 Hewitt, Paul. Conceptual physics. Pearson: Addison Wesley, St. Petersburg FL. 2006. 10ma. edición. p. 465.
5 Ibídem, p. 466.
6 National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering. Imagen por Resonancia Magnética (IRM). https://www.nibib.nih.gov/espanol/temas-cientificos/imagen-por-resonancia-magn%C3%A9tica-irm#pid-1951. [Consulta: 18 de julio de 2020].
