La relación entre la electricidad y el magnetismo no fue cuidadosamente estudiado hasta el año 1873 cuando se pudo observa la interacción entre cargas eléctricas negativas y positivas. Por medio de varios experimentos, se determinó que estas cargas podían atraer o repelerse entre si basándose en su orientación.
Estos experimentos fueron realizados por el físico James Maxwell, que también descubrió que los imanes tienen polos o puntos individuales donde se centra la carga. Un algo que es muy importante para los electroimanes, es que cuando una corriente pasa por un cable, genera un campo magnético alrededor de ese cable. Sus trabajos fueron responsables de muchos principios científicos, pero no fue el primero científico que experimentó con la electricidad y el magnetismo.
Ya se había descubierto algunos años antes que ciertos mecanismos podían reaccionar cuando era aplicada una batería y se encendía y apagaba. Esto se realizó con un compás, donde la aguja movía dependiendo del estado de la batería.
Esto solo podría pasar si hubiera un campo magnético presente para interferir en la aguja, por lo que se dedujo que un campo magnético era generado cuando la electricidad fluía desde la batería. De todos modos, se puede decir que el abuelo del electromagnetismo es Michael Faraday, un químico y físico que estructuró muchas de las teorías que más tarde usaría Maxwell.
Una de las razones por las que Faraday es más conocido que otros investigadores de esta modalidad, es posiblemente porque fue un prolífico investigador e inventor.
Se puede decir que fue el pionero en el área del electromagnetismo, pero también es conocido por haber descubierto la inducción electromagnética, el motor eléctrico y haber tenido una importante influencia en muchos otros científicos posteriores en muchas ramas de la ciencia.
Como se ha comentado en el anterior artículo sobre los electroimanes, no es demasiado complicado fabrica uno: se pueden hacer una versión simplificada usando materiales que probablemente tengas en casa. Un cable conductor, normalmente cobre con algún tipo de aislante, se puede enrollar alrededor de un una varilla metálica.
El cable se calentará mucho, por lo que el aislante es importante. La varilla donde está enrollado el cable se llama solenoide, y el campo magnético resultante se forma es este punto. La fuerza del imán está directamente relacionada con el número de vueltas en la varilla. Para un campo magnético potente, el cable debería estar bien enrollado.
Hay más cosas a tener en cuenta. Cuanto más apretado y enrollado está el cable en la vara metálica, más vueltas dará la corriente eléctrica, lo cual aumentará la fuerza del campo magnético. Aparte de esto, el material usado en el núcleo puede también potenciar la fuerza del imán.
Para poner un ejemplo, el hierro es un metal ferromagnético, lo cual significa que es permeable. La permeabilidad es otra manera de describir como de bien soporta un material los campos magnéticos. Cuando más conductivo sea un cierto material a los campos magnéticos, más alta será su permeabilidad.
Toda materia está formada por átomos. Antes de que el solenoide sea electrificado, los átomos en el núcleo de metal se organizan de forma aleatoria sin apuntar en una dirección en particular. Cuando se aplica la corriente, el campo magnético penetra en la varilla y realinea los átomos. Con estos átomos en movimiento y todos en la misma dirección, el campo magnético crece.
El alineamiento de los átomos (pequeñas regiones de átomos magnetizados llamados dominios), aumentan y diminuyen con el nivel de corriente. Por tanto, controlando el flujo de electricidad permite controla la potencia del imán. Hay un punto de saturación donde todos los dominios se alinean, lo cual significa que añadir corriente adicional no resultará en un mayor magnetismo.
Al controlar la corriente, básicamente se enciente y apaga el imán. Cuando la corriente está desactivada, los átomos vuelven a su estado aleatorio y natural, y la varilla pierde su magnetismo.
En los imanes permanentes, como los que usamos para pegar cosas a la nevera, los átomos están siempre alineados y la fuerza del imán es constante. ¿Sabías que puedes quitar las propiedades de un imán permanente dejándolo caer al suelo? El golpe puede causar que los átomos pierdan su alineación. Se puede magnetizar de nuevo frotando otro imán contra el.
Poniendo electricidad en el electroimán
Al necesitarse una corriente eléctrica para poder operar con un electroimán, puede que nos planteemos la pregunta sobre donde viene esta corriente. La respuesta rápida es de cualquier cosa que produce una corriente eléctrica que pueda ser aplicada a un electroimán.
Desde unas pequeñas baterías que se pueden usar en un mando remoto, hasta grandes estaciones de energía industriales que proporcionan grandes tensiones eléctricas para almacenar y transferir electrones para poder activar un electroimán. Podemos empezar viendo como lo hacer las pilas que tenemos en casa.
Como se ha comentado, la mayoría de las baterías tienen dos polos fácilmente identificables, que son un polo positivo y otro negativo. Cuando la pila no está en uso, los electrones se agrupan en el polo negativo.
Cuando las pilas son introducidas en un dispositivo, los dos polos entran en contacto con los sensores del dispositivo, cerrando el circuito y permitiendo que los electrones fluyan libremente entre ambos polos. En el caso de un mando remoto, el dispositivo está diseñado con una carga o punto de salida, para la energía almacenada en la pila. La carga usa la energía que pasa de un lado a otro para activar el mando.
Si simplemente pusieras un cable directamente en cada punta de la pila, la energía rápidamente se agotaría en la pila.
