¿Por qué el imán lo detiene? Descubre el secreto de la “electricidad que odia el cambio” con el experimento del columpio de bobina.
Soy Ken Kuwako, tu entrenador científico. ¡Cada día es un experimento!
Un metal que se detiene en seco sin que nadie lo toque… ¿No te parece que suena a película de ciencia ficción o a magia pura? Pues, ¿qué pensarías si te dijera que puedes experimentar este fenómeno fascinante ¡con cosas que tienes en casa! Hoy te traemos una receta de experimento que puedes hacer ahora mismo y que te dejará con la boca abierta.
La clave de este asombroso suceso son las corrientes de Foucault (o corrientes parásitas). Tal vez el nombre no te suene mucho, pero ¡están más presentes en nuestra vida de lo que imaginas! Un ejemplo súper práctico es el freno de Foucault, que se utiliza en trenes de alta velocidad como el Shinkansen, en algunos trenes urbanos, y hasta en las montañas rusas de los parques de atracciones. Lo increíble de este freno es que puede detener las ruedas como por arte de magia, ¡sin tocar ninguna pieza! Al no usar fricción, funciona de maravilla incluso cuando llueve y, además, las piezas no se desgastan, lo que es una gran ventaja.
¡Hoy vamos a desvelar el secreto detrás de esta magia de las corrientes de Foucault con un experimento que te encantará!
La Receta Científica
● Materiales necesarios
- Cable de cobre (es más fácil de manejar si tiene recubrimiento, como el alambre esmaltado)
- Un objeto cilíndrico para el molde (por ejemplo, una lata de refresco vacía o el tubo de cartón del papel film)
- Imán
- Opcional: Pinzas de cocodrilo (o cinta adhesiva)
En cuanto al imán, lo ideal sería uno potente como el de neodimio, pero si no tienes, puedes usar varios imanes redondos de ferrita (los que venden en tiendas de todo a cien) apilados. Y recuerda: cuanto más fácil sea para el cobre conducir la electricidad, ¡más espectacular será el fenómeno!
● Pasos a seguir
① Crea una bobina. Usa el cilindro (la lata es perfecta si es estrecha, como las de refresco) y enrolla el cable de cobre a su alrededor. Con unas 20 vueltas será suficiente. (⚠️ Ojo: Si usaste alambre esmaltado, raspa los extremos con una lija para quitarles el recubrimiento).
② Cuelga la bobina para crear un columpio (o péndulo). Fíjalo a algo de modo que la bobina pueda balancearse libremente como un péndulo.
③ ¡A columpiar! Primero, haz que se balancee con normalidad. Como es obvio, seguirá moviéndose por un rato. A continuación, mientras se columpia, conecta los dos extremos del cable de cobre con las pinzas de cocodrilo (cerrando así el circuito) y observa. Como aún no hay imán, no debería pasar nada especial.
④ Ahora, coloca el imán cerca de la bobina y repite el paso ③. El imán debe estar colocado de forma que, al balancearse la bobina, pase cerca del “lateral” de las espiras, no que el imán atraviese el aro de la bobina. Una vez colocado, repite el paso ③.
● Resultado
¡Mira este video para ver lo que sucede!
¡Increíble! Cuando el imán está cerca, en el instante en que conectas los dos extremos del cable y cierras el “circuito”, ¡el péndulo se detiene casi de inmediato, como si se estuviera moviendo en barro! Es realmente alucinante que se frene así sin haber conectado ninguna batería ni nada, ¿verdad?
El Secreto de la Magia: ¿Por qué Frena?
El truco detrás de este fenómeno reside en la inducción electromagnética y en la famosa “aversión al cambio” que tiene la electricidad.
- Nace la Electricidad (Inducción Electromagnética) Cuando la bobina (el cable de cobre) pasa cerca del imán (acercándose o alejándose), la “intensidad del campo magnético” dentro de la bobina cambia. Según la Ley de Inducción de Faraday, este “cambio” genera una fuerza (voltaje) que intenta hacer circular una corriente por el cable.
- Al Cerrar el Circuito… Conectar los extremos del cable en este experimento es el punto clave. La fuerza para crear corriente existe, pero si no hay un camino conectado, la electricidad no puede fluir. Sin embargo, al conectar los extremos, la fuerza generada hace que circule una corriente inducida a través de la bobina.
- ¡El Freno Entra en Acción! (Ley de Lenz) Aquí viene lo más interesante: esta corriente que se genera tiene una naturaleza muy “rebelde” (la famosa Ley de Lenz).
- Si la bobina intenta acercarse al imán → Genera una fuerza magnética de repulsión que le dice: “¡No te acerques!”, frenando el movimiento.
- Si la bobina intenta alejarse del imán → Genera una fuerza magnética de atracción que le dice: “¡No te vayas!”, y de nuevo, frena el movimiento.
Es decir, no importa hacia dónde se quiera mover la bobina, ¡siempre aparece una fuerza (un freno) que se opone a ese movimiento! Este es el principio del “freno de Foucault”, donde el objeto se detiene sin contacto. Lo que parecía magia, no era más que la fuerza eléctrica que se empeña en obstaculizar cualquier “cambio en el campo magnético”.
[Para Avanzados] Las Corrientes de Foucault en un Trompo
También puedes experimentar este frenado con un disco de metal, como un trompo (peonza) de juguete. En este caso, la corriente circula a través de la “placa” de metal, en lugar de por una bobina.
Cuando acercas un imán al trompo que está girando (el disco de metal), se generan unas “corrientes en forma de espiral” dentro de la placa, que son precisamente las Corrientes de Foucault. Y claro, estas corrientes son igual de “rebeldes”. Al oponerse al “cambio” que representa el giro del trompo, actúan como un freno. Por eso, al acercar el imán, el trompo en rotación comienza a ir más lento hasta que se detiene.
En el primer experimento, la corriente fluía por un “camino de cobre”, mientras que aquí fluye dando vueltas en “espiral” a través de toda la placa de metal. En ambos casos, se trata del mismo principio científico esencial que garantiza nuestra seguridad en muchas tecnologías. ¡Anímate a probar este “freno mágico” en casa!
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