Electroimanes y sus aplicaciones

Los electroimanes, son imanes cuyo campo magnético, se produce mediante el flujo de corriente eléctrica a través de una bobina. Si dentro de la bobina hay un núcleo de hierro, el campo magnético se refuerza notablemente.

Los electroimanes están reemplazando, en la mayoría de las aplicaciones, a los imanes naturales y artificiales por las siguientes razones:

Los imanes naturales y artificiales tienen campos magnéticos reducidos, constantes e incontrolables. Por el contrario, los electroimanes pueden generar campos magnéticos muy grandes. Estos campos se pueden variar al cambiar las características de las bobinas o al cambiar la intensidad de la corriente que fluye por ellas. Se controlan al suspender o activar dicha corriente.

Aplicaciones de los electroimanes

Para entender las aplicaciones de los electroimanes, es necesario recodar dos características del electromagnetismo:

  1. Un campo magnético es capaz de generar una corriente eléctrica. Este fenómeno es visible cuando una dínamo enciende las luces de una bicicleta o cuando el alternador del carro recarga la batería.
  2. Una corriente eléctrica es capaz de generar un campo magnético. Esta característica es notoria cuando se conecta un motor. La corriente genera el campo magnético que hace girar el rotor.

La principal aplicación de la primera característica está relacionada con la generación de corriente eléctrica. La energía mecánica obtenida del agua, del viento o del vapor de agua, se usa para mover un imán dentro de una bobina. Dicho movimiento genera una corriente eléctrica que se transporta y almacena generalmente en otras bobinas (transformadores), para ser utilizada posteriormente.

Las aplicaciones de la segunda característica son múltiples. Los motores, los timbres y los relevadores o relés, están entre los más notables. Los relés, por ejemplo, se usan como válvulas electrónicas para abrir y cerrar puertas y llaves de agua en las lavadoras; y para controlar circuitos eléctricos y electrónicos. También como interruptores automáticos; y como temporizadores entre otras funciones.

Michael Faraday, fue uno de los primeros en establecer los vínculos entre la electricidad y el magnetismo. El electromagnetismo es hoy, uno de los campos más importantes de la física.

Ejemplo de una aplicación: El timbre.

Para estudiar el modo como funciona, veamos de qué se compone, según lo ilustra el esquema. En el centro tenemos un electroimán con su bobina, la cual está alimentada con dos pilas en serie, el martillo, la campanilla y un pulsador.

Funcionamientoelectroimanes

Para que un circuito eléctrico funcione, este debe estar cerrado. De esta manera, la corriente sale de las pilas, recorre los elementos del circuito y regresa a ellas.

En su posición normal, el martillo está en contacto con el tornillo. Al oprimir el pulsador, el circuito se cierra y la corriente circula por la bobina. Entonces el electroimán se activa y atrae el martillo, el cual golpea la campanilla. Pero al mismo tiempo, el martillo se separa del tornillo abriendo el circuito, con lo cual el electroimán se desactiva y el martillo vuelve a su posición inicial. Si se mantiene oprimido el pulsador, el ciclo se reiniciará haciendo que el martillo golpee una y otra vez, generando el sonido propio del timbre.

Términos clave

Alternador Generador de corriente alterna.
Bobina Componente electrónico constituido por un alambre de cobre esmaltado enrollado a manera de espiral sobre un núcleo que puede ser de hierro.
Campo magnético Representa una región del espacio en la que una carga eléctrica se desplaza a cierta velocidad, bajo el efecto de una fuerza.
Dinamo Pequeño generador eléctrico que transforma energía mecánica en electricidad.
Pulsador Elemento que interrumpe o permite el paso corriente, mientras se mantiene accionado.
Relé o relevador Es un dispositivo electromecánico que funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico. Acciona uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes.
Transformador Es un componente eléctrico, formado por dos o más bobinas, que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia.

Taller de lectura

Bobinas

  1. ¿Qué es un electroimán?
  2. Escriba las razones por las cuales los electroimanes han reemplazado a los imanes naturales y artificiales en la mayoría de las aplicaciones.
  3. Escriba las dos características del electromagnetismo.
  4. Describa la manera como se genera la corriente eléctrica.
  5. Dé 3 ejemplos de las aplicaciones de la segunda característica del electromagnetismo.
  6. Escriba 5 ejemplos de uso de los relés o relevadores.
  7. Escriba los 6 componentes del timbre representado en el esquema.
  8. Copie la descripción de la manera en que funciona un timbre.
  9. Dibuje el esquema del timbre con sus componentes.
  10. Escriba el significado de los 7 términos clave, definidos en la lectura.