1. 1. *PROYECTOTECNOLGICOElectroimnpotente
2. 2. Que es un electroimn?Un electroimn es un tipo de imn en el que el campo magntico se producemediante el flujo de una corriente elctrica, desapareciendo en cuanto cesadicha corriente.En 1819, el fsico dans Hans Christian rsted descubri que una corrienteelctrica que circula por un conductor produce un efecto magntico que puedeser detectado con la ayuda de una brjula. Basado en sus observaciones, elfsico estadounidense Joseph Henry invent el electroimn en 1825. El primerelectroimn era un trozo de hierro con forma de herradura envuelto por unabobina enrollada sobre l. Henry envolvi los cables por los que hizo circularla corriente de una batera. Henry poda regular su electroimn, lo que supusoel principio del uso de la energa elctrica en mquinas tiles y controlables,estableciendo los cimientos para las comunicaciones electrnicas a granescala.
3. 3. *IntroduccinLa corriente (I) fluyendo por un cable produce un campo magntico (B)en torno a l. El campo se orienta segn la regla de la mano derecha.El tipo ms simple de electroimn es un trozo de alambre enrollado.Una bobina con forma de tubo recto (parecido a un tornillo) se llamasolenoide, y cuando adems se curva de forma que los extremoscoincidan se denomina toroide. Pueden producirse campos magnticosmucho ms fuertes si se sita un ncleo de material paramagnticoo ferromagntico (normalmente hierro dulce o ferrita, aunque tambinse utiliza el llamado acero elctrico) dentro de la bobina. El ncleoconcentra el campo magntico, que puede entonces ser mucho msfuerte que el de la propia bobina.Los campos magnticos generados por bobinas se orientan segn laregla de la mano derecha. Si los dedos de la mano derecha se cierranen torno a la direccin del campo magntico B, el pulgar indica ladireccin de la corriente I. El lado del electro imn del que salen laslneas de campo se define como polo norte.Adems, dentro de la bobina se crean corrientes inducidas cuando staest sometida a un flujo variable. Estas corrientes son llamadascorrientes de Foucault y en general son indeseables, puesto quecalientan el ncleo y provocan una prdida de potencia de si mismo.
4. 4. Electroimn e imn permanenteLa principal ventaja de un electroimn sobre un imn permanente es que el campomagntico puede ser rpidamente manipulado en un amplio rango controlando lacantidad de corriente elctrica. Sin embargo, se necesita una fuente continua deenerga elctrica para mantener el campo.Cuando una corriente pasa por la bobina, pequeas regiones magnticas dentro delmaterial, llamadas dominios magnticos, se alinean con el campo aplicado, haciendoque la fuerza del campo magntico aumente. Si la corriente se incrementa, todos losdominios terminarn alinendose, condicin que se denomina saturacin. Cuando elncleo se satura, un mayor aumento de la corriente slo provocar un incrementorelativamente pequeo del campo magntico. En algunos materiales, algunos dominiospueden realinearse por s mismos. En este caso, parte del campo magntico originalpersistir incluso despus de que se retire la corriente, haciendo que el ncleo secomporte como un imn permanente. Este fenmeno, llamado remanencia, se debe a lahistresis del material. Aplicar una corriente alterna decreciente a la bobina, retirar elncleo y golpearlo o calentarlo por encima de su punto de Curie reorientar losdominios, haciendo que el campo residual se debilite o desaparezca.En aplicaciones donde no se necesita un campo magntico variable, los imanespermanentes suelen ser superiores. Adems, es posible fabricar imanes permanentesque producen campos magnticos ms fuertes que un electroimn de tamao similar.
5. 5. FuncionamientoEl material del ncleo del imn (generalmente hierro) se compone de pequeasregiones llamadas dominios magnticos que actan como pequeos imanes. Antesque la corriente en el electroimn este activada, los dominios en el ncleo de hierroestn en direcciones al azar, por lo que sus campos magnticos pequeos seanulan entre s, el hierro aun no tiene un campo magntico de gran escala. Cuandouna corriente pasa a travs del alambre envuelto alrededor de la plancha, su campomagntico penetra en el hierro, y hace que los dominios giren, alinendose enparalelo al campo magntico, por lo que sus campos magnticos diminutos seaaden al campo del alambre, creando un campo magntico que se extiende en elespacio alrededor del imn. Cuanto mayor es la corriente que pasa a travs de labobina de alambre, ms dominios son alineados, aumentando la intensidad delcampo magntico. Finalmente, todos los dominios estarn alineados, nuevosaumentos en la corriente slo causan ligeros aumentos en el campo magntico:este fenmeno se denomina saturacin. Cuando la corriente en la bobina estdesactivada, la mayora de los dominios pierden la alineacin y vuelven a un estadoaleatorio y as desaparece el campo. Sin embargo en algunos la alineacin persiste,ya que los dominios tienen dificultades para perder su direccin de magnetizacin,dejando en el ncleo un imn permanente dbil. Este fenmeno se llama histresisy el campo magntico restante se llama magnetismo remanente. La magnetizacinresidual del ncleo se puede eliminar por desmagnetizacin.
6. 6. UsosLos electroimanes se usan en muchas situaciones en las que se necesita un campo magnticovariable rpida o fcilmente. Muchas de estas aplicaciones implican la defleccin de haces departculas cargadas, como en los casos del tubo de rayos catdicos y el espectrmetro demasa.Los electroimanes son los componentes esenciales de muchos interruptores, siendo usados enlos frenos y embragues electromagnticos de los automviles. En algunos tranvas, los frenoselectromagnticos se adhieren directamente a los rieles. Se usan electroimanes muy potentesen gras para levantar pesados bloques de hierro y acero, y para separar magnticamentemetales en chatarreras y centros de reciclaje. Los trenes de levitacin magntica usanpoderosos electroimanes para flotar sin tocar la pista. Algunos trenes usan fuerzas atractivas,mientras otros emplean fuerzas repulsivas.Los electroimanes se usan en los motores elctricos rotatorios para producir un campomagntico rotatorio y en los motores lineales para producir un campo magntico itinerante queimpulse la armadura. Aunque la plata es el mejor conductor de la electricidad, el cobre esusado ms a menudo debido a su relativo bajo costo, y a veces se emplea aluminio parareducir el peso.
7. 7. Construir Un ElectroimnPresentacinPara explorar la relacin que existe entrela corriente elctrica y el magnetismo, teproponemos construir un electroimn.Qu necesitamos?Vas a necesitar: una pila de petaca o pilas,un porta pilas, un clavo de hierro largo ouna barrita de hierro, hilo de cobre fino,dos cables, cinta adhesiva y clips otornillos.
8. 8. CMO SE HACE?1. Ahora slo tienes que seguir estos pasos para su construccin:2.3. Coge el clavo o la barrita de hierro y enrolla en ella el hilo de cobre, de formaque las vueltas queden lo ms apretadas posible. Han de estar juntas, sinmontar unas sobre otras. Deja los extremos del clavo libres, y unos 5 cm dehilo libre antes de comenzar a enrollar.4.5. Una vez cubierto el clavo 5 cm aproximadamente, sujeta con cinta adhesiva,enrolla de nuevo el hilo y vuelve a cubrir con la cinta adhesiva.6.7. Repite la operacin anterior y corta el hilo, dejando libres unos 5 cm.8.9. Conecta a continuacin los dos cables a la pila, y une los extremos libres a losdos hilos sobrantes.10.11. Ahora prueba a utilizar el clavo para levantar clips o tornillos, qu ocurre?12.13.Desconecta los cables de la pila y vuelve a intentarlo, qu sucede ahora?
9. 9. ExplicacinAl enrollar el hilo de cobre al clavo hasfabricado un solenoide.Cuando se deja pasar la corrienteelctrica, el solenoide queda imantadoinstantneamente y acta como un imn.Cuando se desconecta, la imantacindesaparece, pero el clavo habr quedadoligeramente imantado.La gran mayora de los electroimanesestn hechos con alambre enrollado, esdecir, con solenoides. Una barra de hierroen el interior aumenta el poder delelectroimn.Un conductor elctrico crea a su alrededorun campo magntico cuando circula lacorriente a travs de l.
10. 10. *Evidencias