Electromagnetismo/ trenes de levitación magnética

Electromagnetismo/ trenes de levitación magnética

En el mundo, en general la física es participe de la vida cotidiana; es decir, desde que somos pequeños solemos jugar con la pelota donde se emplea el tiro parabólico, la función de muchos aparatos que utilizamos son hechas a partir de la física y en  la aplicación de fuerza en objetos están presentes las leyes de Newton; pero hay una parte de la física que no todos conocemos, es decir el electromagnetismo; no conocemos mucho a excepción de los imanes que realmente no sabemos su funcionamiento desde el punto de vista físico.

Desde pequeña me ha gustado jugar con los imanes poniéndolos con el mismo polo y observar cómo se repelen; por lo que me parece interesante como el magnetismo puede llegar a aplicarse en objetos sumamente grandes como un tren y su transporte, de ahí, proviene un factor más a la importancia de la física.  ¿De qué manera influyen las leyes de Coulomb para la determinar la fuerza de los trenes de levitación magnética?

Marco teórico

El electromagnetismo es una “rama de la física que estudia las relaciones entre la electricidad y el magnetismo” (Red Giga, 2010) es decir, se crea un campo gracias a la corriente eléctrica y sobre este un campo magnético.

Cabe mencionar que un campo eléctrico  (E) “… es la modificación  del espacio debido a la presencia de una carga la cual se manifiesta únicamente al introducir en otra carga eléctrica”. (Arias, M)

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Dentro de esta rama, es decir el electromagnetismo,  se encuentran la electrodinámica y la inducción electromagnética, que constan sobre “las acciones pondero motrices entre las corrientes eléctricas y de las fuerzas electromotrices inducidas en un circuito por la variación del flujo electromagnético”.  (Red Giga, 2010)

Las leyes del electromagnetismo, establecidas entre otros por Coulomb son la base del funcionamiento de los electroimanes de los motores eléctricos.

De acuerdo a Coulomb; la fuerza eléctrica con la que se atraen o repelen dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de las mismas, inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y actúa en la dirección de la recta que las une.

F=K⋅Q⋅qr2

Donde:

• F es la fuerza eléctrica de atracción o repulsión. En el S.I. se mide en Newton (N).
• Q y q son los valores de las dos cargas puntuales. En el S.I. se miden en Culombios (C).
• r es el valor de la distancia que las separa. En el S.I. se mide en metros (m).
• K es una constante de proporcionalidad llamada constante de la ley de Coulomb. No se trata de una constante universal y depende del medio en el que se encuentren las cargas. En concreto para el vacío k es aproximadamente 9·109 N·m2/C2 utilizando unidades en el S.I.

Estas cargas eléctricas son partículas que ejercen fuerzas de atracción o repulsión entre las mismas, esto depende de su signo de carga y se dividen en dos tipos; las cargas positivas y las cargas negativas.

• Carga positiva. cuando la fuerza sea de repulsión (las cargas se repelen).  ( + · + = + o - · - = + )
• Carga negativa. cuando la fuerza sea de atracción (las cargas se atraen). ( + · - = - o - · + = - )

“Por ser partículas, tienen una masa que se opone a ser acelerada por fuerza alguna, y sufre la atracción gravitacional del centro de la Tierra, como todos los demás cuerpos sobre la superficie del mundo”. (Piña, G, s/f)

Ahora bien, los trenes de levitación magnética tienen un funcionamiento como su nombre lo dice a través de electromagnetismo. Estos trenes lo llaman “maglev”

Esta es la base de los maglev. El tren se somete a un fuerte campo magnético (unas 100.000 veces más potente que el de la tierra), originado por imanes de superconducción. El campo magnético, aunque potentísimo, solo afecta a la parte de sustentación del vehículo y a los raíles, los cuales inducen y controlan, en los verdaderos maglev, la velocidad, dirección y levitación del vehículo. La misma tecnología de los maglev se emplea también en otros trenes que usan ruedas como guía, pero estos híbridos no se consideran maglev. Y es que los maglev literalmente flotan a unos 10 centímetros de cualquier superficie. No pueden separarse mucho más ya que el efecto se disipa rápidamente con la distancia. Sin embargo, podríamos comprobar con nuestras manos que el enorme y pesado tren está completamente en el aire. Con los imanes, como decíamos, podemos inducir al tren a que viaje hacia una dirección u otra, usando la atracción y repulsión controlada de los campos magnéticos. Es muy parecido a cuando tratamos de unir dos imanes. El tren japonés, últimamente ha llegado a velocidades de alrededor de 590km/hr

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