¡Desarmamos un motor y solo había una bobina y un imán! El secreto de la fuerza que hace girar
Soy Ken Kuwako, entrenador científico. Para mí, cada día es un experimento.
Desmonté un motor para ver qué había dentro. Pensaba: «Seguro que hay un mecanismo complicadísimo». Pero lo que apareció fue solo una bobina y unos imanes. Con solo estas dos piezas funcionan los ventiladores, los coches eléctricos e incluso los drones.
¿Qué hay dentro de un motor?
Los imanes estaban pegados por dentro de la carcasa del motor, y la bobina estaba enrollada alrededor de un núcleo de hierro. Además, se veía claramente el conmutador, esa pieza metálica que va en el eje.
Es decir, los imanes se quedan quietos por fuera, y dentro de ellos gira el núcleo de hierro con su bobina. Al pasar la corriente, la bobina gira, y ese giro sale al exterior a través del eje del motor.
Gira gracias a la fuerza que el campo magnético ejerce sobre la corriente
Este motor muestra de maravilla cómo funciona un motor: gira por la fuerza que un campo magnético ejerce sobre una corriente eléctrica. Cuando hacemos pasar corriente por una bobina situada dentro del campo magnético de un imán, la bobina recibe una fuerza. En el lado derecho y en el lado izquierdo de la bobina la corriente va en sentidos opuestos, así que las fuerzas también son opuestas, y el resultado es un empujón que hace girar la bobina.
La dirección de esta fuerza se puede averiguar con la «regla de la mano izquierda de Fleming», que se estudia en la secundaria. Esos dibujos del libro de texto están aquí, en vivo y en directo, funcionando dentro de un motor de verdad.
El conmutador: el encargado de invertir la corriente
Aquí entra en escena el conmutador. Si la bobina siguiera girando sin más, al pasar media vuelta la fuerza cambiaría de sentido y el giro se detendría. Por eso el conmutador invierte el sentido de la corriente justo en el momento oportuno. Así, la bobina recibe siempre la fuerza en la misma dirección y puede seguir girando sin parar.
Invertir la corriente en pleno giro: este pequeño truco es el corazón del motor.
El motor de clip, en cambio, tiene una sola bobina. Por eso hay posiciones en las que se atasca con facilidad (puntos donde la fuerza no actúa bien), y a veces no arranca a menos que le des primero un empujoncito con el dedo.
El motor de hoy, en cambio, tiene tres bobinas enrolladas en el núcleo de hierro. Los polos magnéticos de las tres partes del núcleo van cambiando uno tras otro gracias al conmutador mientras gira, así que, en cualquier posición en la que se pare, siempre hay una fuerza que lo empuja a girar. Por eso, en cuanto pasa la corriente, arranca solito. Si alguna vez has hecho girar un motor de clip, seguro que te sorprenderá todavía más esto de que «gire por sí mismo».
Lo que notas al girarlo con los dedos
Prueba a girar despacio con los dedos el eje del motor desmontado. Notarás que se va enganchando a intervalos regulares, con una sensación de «clac, clac, clac». Esto se debe a la fuerza con la que el imán atrae al núcleo de hierro. Como las tres bobinas son atraídas por el imán en tres puntos, durante una sola vuelta del eje aparecen varias posiciones donde el motor «se queda a gusto».
Además, un motor también puede funcionar como generador. Si haces girar el eje con los dedos con fuerza y conectas un LED a los terminales, es posible que se encienda. El motor, que gira por la fuerza que el campo magnético ejerce sobre la corriente, y el generador, que produce corriente cuando una bobina gira dentro de un campo magnético, tienen en realidad la misma estructura. (Ojo: aunque sean pequeños, los imanes pueden ser muy fuertes, así que ten cuidado de no pillarte los dedos al desmontar el motor.)
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