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Un electroimán produce un campo magnético cuando una corriente eléctrica fluye a través de cables conductores (como el cobre) que están enrollados alrededor de un núcleo (una varilla de metal) capaz de aceptar un campo magnético.
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Mientras un imán «permanente» tiene un campo magnético que lo rodea en todo momento, un electroimán solo tiene un campo magnético cuando una corriente eléctrica lo atraviesa. Puedes encender o apagar un electroimán.
¿Qué es un imán? Explicación completa
Un imán, también conocido como imán permanente, siempre crea un campo magnético. Por ejemplo, un imán permanente se crea a partir de materiales ferromagnéticos (hierro, cobalto o níquel).
La estructura atómica de los átomos en un material ferromagnético está alineada «hacia dentro» y «apuntada» en la misma dirección. Además, la orientación de los materiales ferromagnéticos permite su magnetización.
Los átomos agrupados formarán su propio dominio magnético, un dominio magnético positivo o negativo. Sin embargo, el dominio magnético es aleatorio. En la imagen de abajo a la izquierda (“material no magnetizado”), puedes ver la dirección aleatoria de los dominios.
Los materiales no magnetizados se pueden magnetizar. La forma más común de crear imanes es el proceso de pulvimetalurgia (PM).
- Los elementos se muelen hasta obtener un polvo fino.
- El polvo se calienta y se comprime dentro de un molde. El formulario viene en cualquier forma deseada. Una forma de “U”, una forma de “caja” plana, lo que sea.
- Se aplica un campo magnético (campo de alineación) durante la fase de calentamiento y compactación; el campo de alineación «prepara» el imán para aceptar una carga magnética.
- El proceso se completa cuando el imán recién formado (que carece de propiedades magnéticas) se somete a fuerzas magnéticas. El “casi imán” recién formado se coloca cerca de un imán mucho más grande. Los electrones ubicados en los átomos «casi imanes» se orientarán para hacer coincidir sus espines con el campo magnético del imán más grande.
- El “casi imán” es ahora un imán permanente. Una expectativa razonable del imán permanente es que perderá aproximadamente el uno por ciento de su campo magnético cada año. Si cuidas tu imán, durará mucho tiempo. Hablaremos sobre el cuidado de tus imanes un poco más adelante.
¿Qué es un electroimán? Explicación completa
Un electroimán es un imán que produce un campo magnético invisible de intensidad variable según la electricidad que fluye a través de él. Mientras que un imán permanente siempre tiene un campo magnético, un electroimán solo tiene un campo magnético cuando una corriente eléctrica lo atraviesa.
Un imán permanente tiene un campo magnético constante, pero los electroimanes dejan de tener campo magnético cuando se detiene la corriente eléctrica. La capacidad de controlar el campo magnético y aumentar o disminuir su intensidad ha hecho que el electroimán sea increíblemente popular y ampliamente utilizado en la electrónica cotidiana.
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¿Cómo funciona un electroimán?
Un electroimán es una pieza de metal (piénsalo como un núcleo) que está envuelta (una y otra vez) con un largo hilo de cable conductor (generalmente cobre). Cuando introduces una corriente eléctrica (al encender un interruptor), la corriente fluye a través del cable.
La corriente que fluye a través del cable conductor enrollado crea un campo magnético. El campo magnético magnetiza el núcleo metálico. El núcleo metálico se comporta ahora como un imán permanente. Cuando cortas la electricidad, el núcleo ya no es magnético.
En la imagen de arriba, la batería representa la corriente eléctrica. La corriente fluye hacia la bobina de cables por un extremo, el sur, y sale de la batería por el otro extremo de la bobina, el norte. Los extremos norte y sur del diagrama también representan las fuerzas opuestas del campo magnético, el Norte y el Sur.
Los electroimanes también se conocen como «imanes temporales». Los imanes temporales pierden su carga magnética cuando se les quita la corriente eléctrica.
¡Seríamos completamente negligentes en nuestra discusión sobre electroimanes si no te contáramos cómo construir tu propio electroimán! Construyamos un electroimán; es más fácil de lo que piensas.
¿Cómo se crea un electroimán?
Aunque parezca desalentador, es bastante sencillo crear un electroimán.
- Paso 1: Busca un cable de cobre; te sugerimos alrededor de 12 AWG.
- Paso 2: Ubica un clavo de hierro, tal vez de tres o cuatro pulgadas. ¡Una uña más larga es mejor que una uña más corta!
- Paso 3: Envuelve el alambre de cobre alrededor del clavo. No superpongas el cable sobre sí mismo.
- Paso 4: Pela los extremos del cable de cobre y retira el aislamiento. Aproximadamente una pulgada de cable desnudo en cada extremo de la bobina es perfecto.
- Paso 5: Conecta uno de los cables de cobre al extremo positivo de la batería. Conecta el otro extremo del cable de cobre al extremo negativo de la batería.
- Paso 6: El clavo de hierro se magnetiza con la corriente que fluye desde la batería a través de los cables de cobre. Pruébalo con algunos clips o grapas.
- Paso 7: El cable se calentará a medida que la corriente lo atraviese. Cuida tus dedos y no intentes marcar a tu mascota.
¡Ahí lo tienes! Con herramientas y hardware mínimos, tú también puedes crear un electroimán. Es difícil de imaginar, pero hubo un tiempo no hace mucho en el que los electroimanes aún no se habían inventado. ¿Quién los inventó?
¿Quién creó el electroimán?
En 1825, el ingeniero eléctrico británico William Sturgeon inventó el electroimán. Sturgeon construyó el electroimán a partir de una pieza de hierro en forma de herradura, envolviendo el hierro con alambre.
Cuando la corriente pasó a través del cable, la herradura se magnetizó. Sturgeon demostró que el campo magnético aumentaba en fuerza cuando niveles más altos de corriente pasaban a través de las bobinas de alambre. Levantó un peso de nueve libras a través de un núcleo de electroimán de siete onzas envuelto con alambre.
En 1830, el inventor estadounidense Joseph Henry demostró el uso del electroimán enviando una corriente eléctrica a través de un cable extendido a lo largo de una milla, activando otro electroimán en el otro extremo del cable.
El electroimán en el otro extremo del cable (a una milla de distancia) hizo sonar una campana. Así comenzó la era del telégrafo.
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¿Cuáles son las aplicaciones de los electroimanes?
La tecnología electromagnética ha avanzado enormemente desde su invención en 1825, pero sus principios siguen siendo los mismos en la actualidad. Los electroimanes están (literalmente) por todas partes a nuestro alrededor.
¡Apostamos a que cuando hayas terminado de leer este artículo, podrás localizar diez o quince aplicaciones electromagnéticas a tres metros de donde estás sentado ahora mismo!
Ejemplos de electroimanes en el mundo real
Hoy en día, te resultará difícil no encontrar electroimanes en uso a tu alrededor. ¡Comencemos a armar una lista!
Auriculares y parlantes
¿Sabías que los auriculares y altavoces tienen electroimanes? Por ejemplo, ¿cuántos auriculares y parlantes (¡no olvides tu teléfono celular!) hay dentro de tu línea de visión actual? (¡Contamos doce desde nuestro escritorio!)
Unidades de disco duro
Una unidad de disco duro (HDD) contiene un cabezal de lectura y escritura que magnetiza partes del disco (llamadas sectores). Cada sección tiene asignado un valor uno o cero.
Además, el disco duro tiene platos giratorios (parecen CD) que giran a gran velocidad. Como resultado, el mismo disco de lectura y escritura lee los sectores magnetizados del disco.
Cerraduras de las puertas
No necesitas mirar más allá de la puerta de entrada para encontrar una cerradura electromagnética. Las cerraduras de puertas electromagnéticas, que están ganando popularidad rápidamente, utilizan corriente eléctrica para activar la cerradura de la puerta.
Se aplica una corriente eléctrica a la cerradura de la puerta y la cerradura se activa (bloquea). Tan pronto como se elimina la corriente eléctrica de la cerradura de la puerta, la cerradura se desactiva (desbloquea).
Motor eléctrico
Al mirar alrededor de tu casa, será difícil no encontrar una aspiradora, un refrigerador, una licuadora, una lavadora, un secador de pelo, un lavavajillas o un microondas. ¿Pero te diste cuenta de que cada aplicación también utiliza un electroimán?
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Levantamiento pesado
Los depósitos de chatarra de automóviles utilizan electroimanes para levantar los coches y moverlos por el depósito de chatarra. Los electroimanes también son elementos comunes en las obras de construcción y se utilizan para recoger y transportar placas de acero o chatarra.
Imagen de resonancia magnética
Los electroimanes son piezas habituales en las imágenes por resonancia magnética (MRI). Los pacientes se encuentran dentro de un fuerte campo magnético para realizar las pruebas. Primero, el campo magnético estimula los protones del paciente. Luego, los protones comienzan a perder el equilibrio (equilibrio).
En consecuencia, los protones se realinean cuando se desactiva el campo magnético. El dispositivo de resonancia magnética permite a los médicos diferenciar entre diferentes tipos de tejido blando. ¡La resonancia magnética ayudará a identificar aneurismas, accidentes cerebrovasculares, coágulos de sangre e inflamación (por nombrar algunos)!
Microscopios electrónicos de barrido
Los electroimanes desempeñan un papel clave en los microscopios electrónicos de barrido. Como resultado, los microscopios electrónicos de barrido (SEM) recolectan electrones (en lugar de luz) para crear una imagen ampliada. Luego, una serie de electroimanes se unen como una “lente” para enfocar los electrones en un colector.
Los microscopios electrónicos de barrido se utilizan a diario en la ciencia, la medicina, la fabricación y la educación. En la imagen de arriba, un SEM recopiló una sorprendente imagen en primer plano del ojo de una mosca. Los electroimanes ayudaron a enfocar la imagen.
Preguntas frecuentes
¿Cómo funciona un electroimán simple?
Un campo magnético se genera cuando una corriente eléctrica pasa a través de un cable enrollado (como el cobre) que está enrollado alrededor de un núcleo ferromagnético (magnético).
¿Cuál es un buen ejemplo de electroimán?
Unidades de disco duro, lavavajillas, auriculares, parlantes, microondas, motores, lavavajillas, timbres (de la vieja escuela con timbre, no un dispositivo «Ring»), resonancias magnéticas y cerraduras de puertas.
¿Es un electroimán un imán?
Sí. Un electroimán funciona como imán cuando (y sólo cuando) se aplica una corriente eléctrica. Cuando se elimina la corriente eléctrica del imán eléctrico, ya no se genera un campo magnético.
¿Cuál es la diferencia entre un imán y un electroimán?
Un imán, también conocido como imán permanente, siempre tiene un campo magnético activo. Un imán permanente está magnetizado. Un electroimán solo se magnetiza y genera un campo magnético cuando una corriente eléctrica fluye a través de ellos. Sin electricidad, no hay electroimán.
¿Qué tres cosas necesitas para hacer un electroimán?
Una batería, cables de cobre y un clavo de hierro es todo lo que necesitas para fabricar tu propio electroimán.
¿Son los electroimanes más fuertes que los imanes?
Sí, pero depende también. La fuerza de un electroimán se puede aumentar o disminuir aumentando o disminuyendo la cantidad de corriente eléctrica que fluye a través de las bobinas de alambre del electroimán. Para aumentar la potencia del electroimán, se aumenta la corriente eléctrica. Para disminuir la fuerza del electroimán, se reduce la corriente eléctrica.
Entonces, en general, sí, los electroimanes son más fuertes que los imanes porque el campo magnético se puede aumentar aplicando más corriente eléctrica.
¿Se desgastan los imanes?
¡Siempre que trates bien tu imán, te durará más! Aquí hay cuatro elementos que mantendrán a tu imán feliz y saludable:
- Mantén tu imán permanente alejado del calor alto (176°F).
- No arrojes tu imán a una pared de ladrillos. El impacto repentino contra la pared de ladrillos puede provocar fracturas en el material magnético.
- No sueldes junto a tu imán.
- Las fisuras exteriores pueden permitir la entrada de humedad. Un buen sellador es tu amigo si notas grietas.
¿Por qué no podemos usar imanes para obtener energía?
Los imanes tienen un campo magnético pero no generan energía. Los imanes se utilizan en aproximadamente el 99 por ciento de la conversión de energía de una forma a otra; la energía eólica, la nuclear, los combustibles fósiles y la hidroeléctrica utilizan campos magnéticos en el proceso de conversión.
¿Pueden los campos electromagnéticos causar problemas de salud?
Absolutamente. Existen criterios bien establecidos sobre lo que se considera seguro e inseguro para los trabajadores que se encuentran muy cerca de niveles más altos de campos electromagnéticos.
Lo que es necesario establecer mejor son límites de umbral más bajos para los campos electromagnéticos. A medida que la cantidad de dispositivos electrónicos en nuestros hogares ha aumentado (y continúa haciéndolo), aumenta la cantidad de campos electromagnéticos de bajo nivel. Absorbemos los campos electromagnéticos y llevamos la carga a tierra. Lo que se desconoce, al carecer de evidencia científica, es un vínculo entre los problemas de salud y los bajos niveles de campos electromagnéticos.
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Algunas personas se han quejado de depresión, náuseas, pérdida de la libido, fatiga y dolores de cabeza que atribuyen a los campos electromagnéticos en casa. Hasta la fecha, no existen estudios científicos que respalden estas afirmaciones.