ELECTROIMÁN es un tipo de imán en el que el campo magnético se produce mediante el flujo de una corriente eléctrica

1. INTRODUCCIÓN

Un electroimán es un tipo de imán en el que el campo magnético se produce mediante el flujo de una corriente eléctrica, desapareciendo en cuanto cesa dicha corriente.

Tales de Mileto, filósofo griego fue el primero en estudiar el fenómeno del magnetismo, señaló la existencia de un material llamado magnetita que atraía el hierro con mayor o menor intensidad dependiendo de la distancia de separación entre ambos materiales. Observó que después de estar en contacto con la magnetita, el hierro presentaba también características magnéticas, es decir, se magnetizaba.

Pierre-Ernest Weiss en 1906, por primera vez propone la teoría magnética acerca de cómo funcionan los electroimanes.

Werner Heisenberg y Lev Landau, son los encargados de presentar en los años 20´s la teoría moderna mecánico-cuántica acerca del electromagnetismo.

William Gilbert demostró que si un gran imán se fragmenta en pedazos, cada pedazo se comportaría como uno nuevo, los cuales poseían polo norte (N) y polo sur (S). Así mismo, encontró que polos magnéticos iguales se repelen (S-S, N-N) y los polos magnéticos diferentes (N-S, S-N) se atraen. Este principio se conoce como LEY DE LA FUERZA MAGNÉTICA.

El electricista británico William Sturgeon inventó el electroimán en 1825, basado en el descubrimiento que realizó el físico Hans Christian Orsted, el cual decía que si una corriente eléctrica que circula por un conductor produce un efecto magnético que puede ser detectado con la ayuda de una brújula. Sturgeon, enrollo 18 espiras de alambre conductor alrededor de una barra de hierro que doblo 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. Este fue el primer electroimán, es decir, un imán accionado por electricidad.

En 1829 el estadounidense Joseph Henry construyó un nuevo electroimán, para ello, enrollo espiras de alambre en una barra de hierro de una manera mucho más apretada y en mayor número que en el electroimán de William Sturgeon; de esta manera, logro una mayor intensidad magnética. El electroimán se comportaba de una manera equivalente a un imán permanente, con la ventaja de que se puede controlar su intensidad, ya sea cambiando la corriente que se le hace circular o variando el número de espiras en la bobina. Además, al cesar la corriente, cuando se desconecta la batería, desaparece el efecto magnético.

La relación entre la electricidad y el magnetismo fue estudiada cuidadosamente hasta el año 1873 cuando se pudo observar la interacción entre cargas eléctricas negativas y positivas. Por medio de varios experimentos, se determinó que estas cargas podían atraer o repelerse entre si basándose en su orientación. Estos experimentos fueron realizados por el físico James Maxwell, que también descubrió que los imanes tienen polos o puntos individuales donde se centra la carga. Algo que es muy importante para los electroimanes, es que cuando una corriente pasa por un cable, genera un campo magnético alrededor de ese cable.

Los experimentos de Faraday, Henry y otros científicos, condujeron al descubrimiento del generador eléctrico, que es el sistema más utilizado actualmente para poner en movimiento la electricidad en la materia.

Faraday logró producir corriente eléctrica moviendo un campo magnético (un imán) en las proximidades de un conductor colocado en forma de espira y mantenido quieto. Faraday descubrió que cuando varía el flujo magnético que atraviesa una espira metálica, en esta se pone a circular carga (hay corriente).

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1. OBJETIVO DE LA PRÁCTICA

El propósito de este experimento es realizar un electroimán, al emplear un clavo, una pila y un alambre de cobre pueden convertirse en un electroimán y demostrar que una corriente eléctrica producirá un campo magnético, ya que al acercarse clips, clavos pequeños o metales se adherirán al clavo.

1. MARCO TEÓRICO

Michael Faraday demostró en la primera mitad del siglo XIX en Inglaterra, cómo un campo magnético puede crearse debido al movimiento de cargas eléctricas. Donde un imán en movimiento cayendo en el interior de una bobina de alambre magneto (conductor), producirá como resultado un campo magnético y este, a su vez, un flujo de electrones, debido a que el campo magnético es variable.

1. LEY DE FARADADAY – INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA (CAMPO MAGNÉTICO)

Establece que el voltaje inducido en un cíirculo cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo de flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde. Además demuestra que un voltaje puede ser generado variando el flujo magnético que atraviesa una superficie dada, esto es la base del funcionamiento de los motores y generadores eléctricos. Siempre que se tenga una corriente se presentará un campo magnético, a este fenómeno se le conoce como “Inducción”.

Una barra imantada a un cable que transporta corriente pueden influir en otros materiales magnéticos sin tocarlos físicamente, porque los objetos magnéticos producen lo que se llama “campo magnético”. Las líneas del campo emergen de un polo, rodean y penetran por el otro lado.

Fuera del imán, el campo está dirigido del polo norte al polo sur (intensidad máxima en los polos). Los campos magnéticos influyen sobre los materiales magnéticos y sobre las partículas en movimiento. En términos generales, cuando una partícula cargada se desplaza a través de un campo magnético experimenta una fuerza en forma de ángulos rectos con la velocidad de la partícula y con la dirección perpendicular a la velocidad, las partículas se mueven en trayectorias curvas.

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1. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

MATERIALES

• Un clavo grueso y lago.
• Una pila tipo “D” de 1.5 volts.
• Alambre delgado de cobre recubierto de plástico (3 metros) calibre 28. El alambre de cobre tiene resistencia eléctrica, además se le puede dar forma fácilmente, es decir, es muy moldeable.
• Una mina gruesa de lápiz.
• Unas pinzas para cortar alambre.
• Cinta adhesiva.
• Varios objetos metálicos (clips, clavos pequeños, alfileres).

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PROCEDIMIENTO

• Enrollar todo el cable sobre el clavo, asegurándose que las vueltas queden lo más juntas posibles sin estar una encima de otra.
• Los extremos del clavo tienen que estar libres.
• Dejar varios centímetros del cable sin enrollar en la primera punta y al terminar.
• Cubrir lo enrollado con cinta adhesiva para que no se desenrolle.
• Con ayuda de las pinzas se retira el forro plástico (1 cm de cada lado) en los dos extremos del cable.

• Conecta la pila a los dos extremos del cable con la ayuda de cinta de aislar (fijar el cable a la terminal positiva +, y el otro extremo a la terminal negativa -), es importante asegurarse que exista una buena conexión entre las terminales de la pila y el alambre.
• En el momento que se acerca el clavo ya sea a los clips, clavos o alfileres  estos se imantan al clavo (es importante tomar en cuenta cuantos se sostienen, antes de caerse).
• Al desconectar de la pila se caen.

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1. ANÁLISIS DE LA PRÁCTICA

1. Imagen del Electroimán

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1. Al colocar la pila al imán:

Tanto el clavo como el alambre de cobre serán los conductores de la corriente eléctrica (solenoide), la pila será el conductor de la electricidad, es decir, al conectar los dos extremos sel alambre a la pila se generará el electroimán, por lo tanto se dispersará un campo magnético, lo que generará el magnetismo.

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1. Al acercar el clavo a los objetos metálicos:

Al acercar el clavo enrolladlo con alambre de cobre a objetos de fierro, en este caso clavos muy delgados, estos son atraídos por el clavo. Esto se debe a que la corriente eléctrica de la pila crea un campo magnético alrededor del clavo.

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