Practica electromagnetismo

1.- Introducción sobre magnetismo y electromagnetismo

En este trabajo se desarrolla un caso muy importante de la relación entre ciencia y tecnología: el electromagnetismo. Se ilustra la dependencia entre el conocimiento científico y las aplicaciones tecnológicas. El caso del electromagnetismo es notable, entre otras cosas, por el hecho de que una vez llevados a cabo los descubrimientos científicos tuvieron inmediata aplicación práctica y viceversa, las aplicaciones.

La relación entre electricidad y magnetismo dio lugar, inmediatamente, a aplicaciones tecnológicas importantes. Una de las aplicaciones que dieron lugar gracias a esta relación fue el telégrafo, con el que el hombre pudo comunicarse por medios eléctricos, y a las máquinas eléctricas, o sea, motores eléctricos y generadores de electricidad. De esta forma, el hombre tuvo a su disposición fuentes de corriente eléctrica de gran intensidad, hecho que cambió drásticamente la vida, dando lugar a una revolución en la forma de vida de la humanidad, cuyas consecuencias fueron la iluminación eléctrica y el teléfono, entre otras.

Otra novedad importante que se dio en el desarrollo de estas aplicaciones de la electricidad y el magnetismo fue la creación de los primeros laboratorios industriales, que desempeñaron un papel primordial en los subsiguientes avances.

En este trabajo se plantea el hecho de que, en el caso del electromagnetismo, la frontera entre la ciencia y la tecnología no está bien delimitada; de hecho, es difícil hablar de frontera. Y es que las dos están tan interrelacionadas que no puede avanzar una sin la ayuda de la otra.

2.- Objetivo

El objetivo de esta práctica consiste aprender tanto teóricamente, como prácticamente lo que consiste un electroimán, tanto de que esta hecho, como se produce o se puede hacer uno, lo materiales con los que está hecho, como nosotros en casa podemos hacer uno, etc., al igual de la aplicación del mismo, que en este caso va a ser un timbre y un motor, el objetivo de hacer estos electroimanes es aprender a hacer un solenide (clave enrollado) y la aplicación de estos en la industria y en la vida cotidiana. Nuestros electroimanes, se harán con materiales que podemos adquirir fácilmente, por lo que no pueden tener un uso específico ya que los materiales con los que están hechos no están diseñados para la aplicación de un electroimán serio, esos están diseñados para prácticas escolares de poco tiempo de aplicación o únicamente de exhibición.

3.- Electroimanes. Descripción, características y funcionamiento.

Descripción.

El tipo más simple de electroimán es un trozo de alambre enrollado. Una bobina con forma de tubo recto (parecido a un tornillo) se llama solenoide, y cuando además se curva de forma que los extremos coincidan se denomina toroide. Pueden producirse campos magnéticos mucho más fuertes si se sitúa un «núcleo» de material paramagnético o ferromagnético (normalmente hierro dulce o ferrita, aunque también se utiliza el llamado acero eléctrico) dentro de la bobina. El núcleo concentra el campo magnético, que puede entonces ser mucho más fuerte que el de la propia bobina.

Los campos magnéticos generados por bobinas se orientan según la regla de la mano derecha. Si los dedos de la mano derecha se cierran en torno a la dirección del campo magnético B, el pulgar indica la dirección de la corriente I. El lado del electro imán del que salen las líneas de campo se define como «polo norte».

Además, dentro de la bobina se crean corrientes inducidas cuando ésta está sometida a un flujo variable. Estas corrientes son llamadas corrientes de Foucault y en general son indeseables, puesto que calientan el núcleo y provocan una pérdida de potencia de si mismo.

Características.

Los electroimanes funcionan en un principio relativamente uniforme. El cable eléctrico está envuelto en una bobina alrededor de una barra de hierro o un aro. Cuando la electricidad se ejecuta a través de la bobina, hace que el interior de hierro se vuelva altamente magnetizado. Esta fuerza magnética dura solo mientrasla electricidad se ejecute a través de los cables, y su intensidad varía dependiendo de la fuerza de la carga eléctrica. Esta es la principal diferencia entre el imán tradicional y el electroimán. Los electroimanes son variables en fuerza y pueden tener sus campos magnéticos apagados, mientras que los imanes normales tienen un nivel estático de fuerza y no se pueden apagar.

Funcionamiento.

El material del núcleo del imán (generalmente hierro) se compone de pequeñas regiones llamadas dominios magnéticos que actúan como pequeños imanes. Antes que la corriente en el electroimán este activada, los dominios en el núcleo de hierro están en direcciones al azar, por lo que sus campos magnéticos pequeños se anulan entre sí, el hierro aun no tiene un campo magnético de gran escala. Cuando una corriente pasa a través del alambre envuelto alrededor de la plancha, su campo magnético penetra en el hierro, y hace que los dominios giren, alineándose en paralelo al campo magnético, por lo que sus campos magnéticos diminutos se añaden al campo del alambre, creando un campo magnético que se extiende en el espacio alrededor del imán. Cuanto mayor es la corriente que pasa a través de la bobina de alambre, más dominios son alineados, aumentando la intensidad del campo magnético. Finalmente, todos los dominios estarán alineados, nuevos aumentos en la corriente sólo causan ligeros aumentos en el campo magnético: este fenómeno se denomina saturación. Cuando la corriente en la bobina está desactivada, la mayoría de los dominios pierden la alineación y vuelven a un estado aleatorio y así desaparece el campo. Sin embargo en algunos la alineación persiste, ya que los dominios tienen dificultades para perder su dirección de magnetización, dejando en el núcleo un imán permanente débil. Este fenómeno se llama histéresis y el campo magnético restante se llama magnetismo remanente. La magnetización residual del núcleo se puede eliminar por desmagnetización.

4.-Dispositivos que utilizan electroimanes

Los electroimanes utilizan el flujo de corriente eléctrica en un cable para crear un campo magnético. Ese campo magnético a su vez puede ser utilizado para inducir una corriente en otro cable o al movimiento de alimentación, como en el caso de un motor eléctrico. En su forma más simple, un electroimán consta de una bobina de conducción de corriente de cable. Típicamente, sin embargo, la bobina se envuelve alrededor de un núcleo de hierro para aumentar la fuerza del electroimán. Una amplia variedad de máquinas y aparatos usan electroimanes.

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