¡Éxito para toda la clase! Trucos para construir un motor con clip (método práctico con cartón plástico)
Soy Ken Kuwako, instructor científico. Cada día es un nuevo experimento.
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¿Alguna vez han oído hablar del motor de clips? Es un motor increíblemente sencillo que se construye usando solo una pila, alambre esmaltado y unos clips. Es muy probable que lo hayan visto en algún experimento escolar o en ferias de ciencias. ¡Ver cómo la bobina empieza a girar mágicamente al pasar la corriente es pura fascinación científica! Sin embargo, este pequeño motor tiene una trampa: parece fácil de hacer, pero a menudo se resiste a funcionar a la primera.
¿Les ha pasado que, después de esforzarse mucho, el motor simplemente no se mueve ni un milímetro? A mucha gente le ocurre, y el problema suele estar en la forma de enrollar la bobina. Si la bobina no es un círculo perfecto o si los ejes laterales no están bien alineados, la interacción con el imán falla y el movimiento no arranca.
¡Pero no se preocupen! Hoy vamos a solucionar esos problemas típicos con un truco infalible. Usaremos un material muy común, el plástico corrugado (conocido como Plastigán o cartón plástico), para que cualquiera pueda lograr que su motor gire sin fallos. Este método tan ingenioso me lo enseñó el profesor Eiji Komori. ¿Están listos para experimentar la maravilla de la ciencia con sus propias manos?
¡Entendamos cómo funciona el motor de clips!
El motor de clips es una aplicación práctica del principio de inducción electromagnética, donde transformamos energía eléctrica en movimiento (energía cinética).
- Generación de corriente y campo magnético: Cuando la electricidad de la pila pasa por la bobina de alambre, se crea un campo magnético a su alrededor.
- Interacción con el imán: El campo magnético de la bobina y el del imán que colocamos debajo interactúan entre sí. Esta fuerza es el motor que impulsa el giro.
- La Regla de la Mano Izquierda de Fleming: Existe una relación fija entre la dirección de la corriente, el campo magnético y la fuerza resultante. Gracias a esta ley física, la bobina recibe el “empujón” necesario para empezar a rotar continuamente.
La clave del éxito está en la bobina: ¿Por qué falla el método tradicional?
Normalmente, la gente intenta hacer la bobina enrollando el alambre directamente sobre la pila. El problema es que más de la mitad de las veces no funciona; ¡incluso a los adultos les cuesta! Las razones principales son dos:
- Ejes desalineados: Si los dos extremos que sobresalen de la bobina no forman una línea recta perfecta, el giro pierde el equilibrio y se detiene.
- Dificultad para crear un círculo perfecto: Para que el campo magnético sea uniforme, la bobina debe ser redonda. Hacerlo a mano alzada es más difícil de lo que parece.
¡El plástico corrugado al rescate!
¡Aquí es donde entra nuestro salvador: el plástico corrugado! Usarlo como guía resuelve todos estos dolores de cabeza de un plumazo.
Estas son sus grandes ventajas:
- ¡Forma perfecta garantizada!: Gracias a su estructura, cualquiera puede enrollar una bobina redonda y bonita.
- ¡Ahorro de material!: Al ser más compacto, necesitas menos alambre, lo que lo hace más económico.
- ¡Ejes siempre alineados!: Aprovechando el grosor y los huecos del plástico, es muy fácil que los ejes queden en una línea recta impecable.
Para este proyecto usaremos unos 45 cm de alambre esmaltado de 0,5 mm de diámetro. Con este grosor, el motor tendrá la estabilidad necesaria.
¡Manos a la obra! Vamos a construirlo
Para este experimento, corten unos 45 cm de alambre de 0,5 mm de diámetro. Este grosor es ideal para que el motor sea resistente y gire bien.
Primero, veamos cómo preparar nuestra guía. Corten un trozo pequeño de plástico corrugado como se muestra aquí.
He preparado un vídeo con todo el proceso detallado:
Corten la pieza de unos 2,5 cm de largo, asegurándose de que tenga tres huecos visibles desde el lateral. Introduzcan el alambre por el centro dejando unos 5 cm de sobra al principio.
Sigan el esquema para enrollarlo. Al final, ajusten la forma tirando un poco y corten el sobrante.
Ahora, el paso crucial: lijar el esmalte. En un extremo, lija todo el recubrimiento alrededor del alambre. En el otro extremo, lija solo la mitad superior (la parte de arriba). Asegúrate de lijar bien hasta la base del plástico.
En el dibujo, las zonas grises representan las partes lijadas. Doblen los clips de esta manera:
Y ajústenlos a la pila formando el soporte.
Peguen el imán a la pila y ¡listo! Coloquen la bobina sobre los clips.
Denle un pequeño empujoncito con el dedo y verán cómo empieza a girar sin parar.
¿Qué les ha parecido? ¡Anímense a probarlo en casa!
¿Qué pasa si lijamos todo el esmalte de ambos lados?
Antes de leer esta explicación, les recomiendo intentar hacer un modelo de papel. Echen un vistazo a este artículo:
なぜモーターは回り続ける？ ペーパークラフトとデジタルで解き明かす「フレミングの法則」と「整流子の秘密」（Geogebra）
Como la explicación es un poco espacial, si no queda claro, empezar por el modelo de papel les ayudará mucho. Aquí va la teoría:
Cuando la inclinación de la bobina coincide con la dirección del campo magnético (0°), la corriente y el imán interactúan creando una fuerza que hace girar la bobina en sentido antihorario.
Nota: El motor real tiene más vueltas, pero el dibujo muestra solo una para que sea más claro.
Al girar 90°, la fuerza actúa hacia los lados intentando ensanchar la bobina, por lo que no ayuda a la rotación.
Al llegar a los 180°, si no hay un conmutador, la fuerza cambiaría de dirección (sentido horario) y frenaría el motor, impidiendo que siga girando.
¿Cómo funciona nuestro conmutador casero?
Para evitar el freno, dejamos una parte del esmalte sin lijar (representado en amarillo en el siguiente esquema).
1′. A los 0°, la corriente fluye a través de la parte lijada que toca el clip.
2′. A los 90°, la parte lijada sigue en contacto con el soporte y la corriente continúa fluyendo.
3′. A los 180°, la parte con esmalte queda hacia abajo. Como el esmalte es aislante, la corriente se corta. Al no haber fuerza que lo frene, la bobina sigue girando por inercia hasta volver a la posición 1′, donde recibe un nuevo impulso.
¡Eso es todo! El motor de clips es una forma sencilla pero poderosa de ver la física en acción. Con el truco del plástico corrugado, el éxito está casi asegurado. ¡Diviértanse creando y aprendiendo!
Para saber más sobre la Regla de la Mano Izquierda de Fleming, pueden leer este otro artículo:
También recomiendo este kit donde se ve perfectamente el conmutador:
Suelo dar a mis alumnos láminas con la forma de la bobina para que ellos dibujen la relación entre el cable y la corriente. Aunque son sencillas, aquí les comparto estas plantillas por si les sirven.
“Manual de repaso de física de secundaria para adultos” (Enlace a Amazon)
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