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¿Qué es un electroimán?

¿Qué es un electroimán?

Un electroimán es un tipo de imán en el que el campo magnético es producido por el flujo de una corriente eléctrica. Si el flujo de corriente eléctrica desaparece también desaparece el campo magnético y el efecto dimanantes del mismo.

Características de los electroimanes

El electroimán más simple es un trozo de hilo metálico enrollado en forma de bobina. Una bobina con la forma cilíndrica con el hilo enrollado en forma de hélice (similar a un sacacorchos en forma de tirabuzón) suele recibir el nombre de solenoide; un solenoide cerrado sería un toroide.

Se pueden producir campos magnéticos más fuertes si dentro de la bobina se pone un núcleo de un material paramagnético o ferromagnético, habitualmente se utiliza hierro. El núcleo concentra el campo magnético de manera que será más intenso que si sólo hubiera el arrollamiento de la bobina.

El campos magnéticos originados por las bobinas siguen una forma de la regla de la mano derecha (para la corriente eléctrica convencional o flujo de cargas positivas, en el caso de un flujo de cargas negativas seguiría la regla de la mano izquierda). Si los dedos de la mano izquierda son curvados en la dirección del flujo de la corriente de electrones a través de la bobina, el pulgar apunta en la dirección del campo dentro de la bobina. El lado del imán del que surgen las líneas de campo es considerado como el Polo Norte.

Historia y desarrollo de los electroimanes

El inventor del electroimán fue el físico inglés William Sturgeon, el 1825. El primer electroimán era una pieza de hierro en forma de herradura rodeada por un arrollamiento o bobinado. En esta ferraduura, cuando la corriente pasaba por la bobina del electroimán se magnetiza y cuando cesaba se desmagnetizar.

La demostración de la efectividad del electroimán de Sturgeon se demostró levantando nueve libras (unos 4Kg) con una pieza de hierro de siete onzas (menos de 200 gramos) con un arrollamiento por el que pasaba la corriente de una batería de una única celda.

Además Sturgeon podía regular su electroimán variando la intensidad de la corriente eléctrica.

Importancia de los electroimanes en los motores eléctricos

Esta característica supuso el principio de la utilización de la electricidad para hacer máquinas prácticas y controlables y puso las bases para las comunicaciones electrónicas. Los electroimanes, en definitiva, convierten la energía eléctrica en energía mecánica. Por este motivo los electroimanes son vitales para el desarrollo de los motores eléctricos.

Diferencias entre un electroimán y un imán permanente

La principal ventaja de un electroimán para con un imán permanente radica en el hecho de que su campo magnético puede ser manipulado de manera rápida controlando la corriente eléctrica. Por el contrario, es necesario que haya una aportación continuada de energía eléctrica para mantener el campo.

Cuando una corriente eléctrica pasa a través de la bobina, las pequeñas regiones denominadas dominios magnéticos (o dominios de Weiss) se orienten haciendo que el campo magnético se fortalezca. A medida que la corriente se incrementa todos los dominios pueden llegar a estar orientados. Esta situación recibe la denominación de saturación magnética.

Una vez el núcleo magnético ha alcanzado la saturación, cualquier incremento de la corriente sólo podrá causar un pequeño incremento del campo magnético. En algunos materiales, algunos de los dominios pueden permanecer alineados y conservar parte del campo magnético una vez desaparece la corriente eléctrica, convirtiéndose en un imán permanente. Este fenómeno, que recibe el nombre de remanencia magnética, es debido a la histéresis del material.

Para hacer disminuir o desaparecer el campo magnético residual del núcleo magnético deben reorientar los dominios magnéticos, para este fin se pueden utilizar técnicas como la aplicación de una corriente alterna decreciente, golpeó el núcleo o calentarlo hasta su temperatura de Curie.

En las aplicaciones donde no es necesario un campo magnético variable, los imanes permanentes son más eficaces. Además, en las mismas condiciones de tamaño un imán permanente produce un campo magnético más fuerte que un electroimán.

Campo magnético de un electroimán

Hay campo magnético en todos los cables que transportan electricidad. Esta característica, se puede demostrar con un sencillo experimento: coloque la brújula sobre la mesa y, con el cable cerca de la brújula, conéctelo, durante unos segundos, entre los polos positivo y negativo de una pila.

Lo que notará es que la aguja de la brújula se mueve. Inicialmente, la brújula apuntará al polo norte de la Tierra, pero al conectar el cable a la pila, la aguja de la brújula oscila, ya que esta aguja es un pequeño imán con un polo norte y un polo sur. Considerando que la aguja es pequeña, es sensible a los campos magnéticos pequeños.

De este modo, el campo magnético creado en el cable por el flujo de electrones afecta la brújula.

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Última revisión: 15 de marzo de 2017

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