Principios
a explicar: Inducción de campo magnético
Material: 2 Clavos de 3”
3 metros de alambre de cobre
10 Clips (u otros objetos metálicos pequeños)
1 Exacto
1 Pila de 9 volts
Procedimiento: 1. Tras dejar unos 15 centímetros de alambre suelto,
se procederá a enrollarlo alrededor del clavo. Las vueltas deben
ser lo más pegado posible al clavo y deben estar también
muy juntas unas con otras.
2.
Una vez que se ha enrollado el alambre alrededor de todo el clavo se
dejarán otros 15cms sueltos y se cortará el resto. Con
el exacto se rasparán los extremos del alambre y se removerá
la cubierta aislante que tienen. *Pide la ayuda de un adulto.
3.
Por último conectaremos un extremo en cada “salida”
de la pila y acercaremos el electroimán al otro clavo y a los
clips, observando como se presenta el comportamiento magnético.
Marco
Teórico: Un imán es un cuerpo caracterizado por atraer ciertos
metales (hierro, níquel, cobalto o aleaciones que los contengan),
esto es debido a su campo magnético. Todos los imanes están
compuestos por un polo norte y un polo sur magnéticos, si tenemos
dos imanes los polos opuestos se atraerán mientras que los iguales
se repelerán. Todo cuerpo con propiedades magnéticas actúa
sobre otros cuerpos a través de su campo, que está caracterizado
por las líneas de acción que van de un polo a otro describiendo
arcos cada vez más grandes.
Siempre que tengamos una corriente eléctrica se presentará
un campo magnético, a este fenómeno se le conoce como
inducción. El campo generado por una sola corriente es muy pequeño,
sin embargo cuando tenemos dos o más corrientes paralelas los
campos magnéticos generados por estas se suman y crean un campo
mayor. Se conoce como embobinado a un arreglo de múltiples vueltas
de un alambre (o cable) conductor alrededor de un cuerpo sólido,
de modo que se genere un campo magnético considerable.
Cuando un objeto de hierro, níquel o cobalto es puesto en contacto
con un imán por mucho tiempo, sus átomos se alinean temporalmente,
permitiendo que por un tiempo se comporte como un imán. Por ejemplo,
un clavo con el que se ha hecho un electroimán mantiene propiedades
magnéticas cierto tiempo después de que se ha suspendido
el paso de corriente por el alambre.
Toda la materia que conocemos está hecha de átomos, que
consisten en electrones girando alrededor de un núcleo formado
por protones y neutrones. Los electrones son la unidad fundamental de
la electricidad, por lo que cuando se mueven en el núcleo generan
una corriente que a su vez induce, o crea, un campo magnético.
Los campos magnéticos de los átomos son muy pequeños
pero si consideramos que cada objeto tiene millones de ellos veremos
que con la suma de todos esos pequeños campos se formarían
imanes fuertes con todos los objetos; si embargo no sucede así.
Lo que pasa es que los campos magnéticos de unos y otros átomos
se anulan por las diferentes direcciones de movimiento de los electrones.
Sin embargo, materiales como el hierro, níquel, cobalto y algunas
de sus aleaciones si pueden acomodar sus átomos de modo que se
sumen sus campos magnéticos, formando así imanes.
Preguntas:
¿Por
qué el clavo se vuelve imán?, ¿En qué ayuda
la corriente?
Explicación:
En principio lo que pasa no es que el clavo se convierta en
imán, sino que la corriente que pasa por el alambre genera un
campo magnético igual al que existe alrededor de un imán.
Esto se debe a que, por un fenómeno llamado inducción,
siempre que tengamos una corriente tendremos un campo magnético;
aunque si se trata sólo de una corriente el campo será
débil, aunque si damos muchas vueltas al alambre cada vuelta
representa una corriente que genera un campo que se suma a los de las
demás vueltas, teniendo un campo más grande. A este tipo
de arreglos se les llama embobinados.
Entre más paralelas, mejor pegadas estén las vueltas del
alambre, más fuerte será el campo que generemos. También
influirá la intensidad de la corriente que tengamos.