Cañón Electromagnético o Coilgun

El cañón electromagnético se basa en un principio muy simple. Cuando a una bobina se le aplica una corriente eléctrica, se convierte en un electroimán, y es capaz de atraer objetos metálicos. La bobina se construye de manera que en su interior pueda atravesarla un proyectil, como se muestra en la figura.

Si energizamos la bobina, entonces el pruyectil se acelerará en el interior del tubo. Claro está que cuando quiera salir por el otro extremo, también se verá atraído por el magnetismo de la bobina, por lo que si queremos que el proyectil salga disparado, debemos desconectar la energía cuando el proyectil se encuentra a la mitad de la bobina.

Vamos a mostrar dos cañones diferentes. El primero de ellos, utiliza el siguiente diagrama:

Para energizar la bobina B, utilizamos el capacitor C. En realidad utilizamos un banco de capacitores en paralelo, aprovechando los que obtuvimos del circuito del flash de cámaras desechables. Son un total de 20 capacitores para un total de 2000 microfaradios a 330 volts. Como fuente de alto voltaje utilizamos el mismo circuito del flash de la cámara. La resistencia R tiene un valor de 470 K a 1 watt y su propósito es descargar el capacitor en caso de que se quede con carga (por seguridad). El diodo D tiene el propósito de evitar que el voltaje autoinducido en la bobina cargue el capacitor a la inversa y lo dañe. 

Finalmente, utilizamos un SCR como interruptor. El SCR permite el paso de la corriente cuendo se le da un pulso en la compuerta, que es para lo que nos sirve la batería de 9 volts. Y eso es prácticamente todo. La bobina tiene unas 150 vueltas de alambre calibre 24, y una longitud de 5 cm. EL proyectil es un clavo de acero.

A continuación mostramos el video del cañón:

El segundo cañón es más poderoso que el que acabamos de mostrar, a la vez que más simple, el circuito es el siguiente:

Aquí, la única direfencia es que no utilizamos un SCR, sino un interruptor "simple" S. Los capacitores son dos de 2400 microfaradios a 450 volts en paralelo, para un total de 4800 mfd a 450 volts, lo que nos da una energía almcenada de 486 Joules. Y la bobina es de alambre magneto calibre 17 con 150 vueltas y una longitud de de 6 cm. El proyectil es de acero de 3 cm de longitud y 7 mm de diámetro, lo tomé del eje de una vieja impresora.

La fuente de alto voltaje fue construída exprofeso, en este video te mostramos como se hizo:

Finalmente aquí está el video del cañon:

El Motor Homopolar

El funcionamiento de prácticamente todos los motores eléctricos está basado en el siguiente hecho:

Cuando una corriente eléctrica fluye en un conductor que está inmerso en un campo magnético, el conductor experimenta una fuerza.


Esta fuerza se conoce como Fuerza de Lorenz. La dirección y sentido de estas tres cantidades se relacionan entre si, ya que son vectores:



En la ecuación anterior, F es la fuerza, q es la carga, E el campo eléctrico, v la velocidad de la corriente y B el campo magnético. En el caso mostrado no tenemos carga q ni campo eléctrico.

Es fácil recordar las direcciones utilizando una regla mnemotécnica conocida como la "regla de la mano izquierda de Fleming", y que se ilustra en la figura. Colocando la mano izquierda como se muestra, si apuntamos el dedo índice en dirección del campo magnético y el cordial o medio en dirección de la corriente, entonces el pulgar nos señalará la dirección en que se produce la  fuerza.

El  motor homopolar se ilustra en la figura. La pila produce una corriente I en el alambre conductor. Esta corriente viaja por el mismo e interactúa con el campo magnético generado por el imán que se encuentra en la parte inferior de la pila. Con esto ya tenemos los elementos necesarios para que se produzca una fuerza: una corriente inmersa en un campo magnético.

La siguiente figura nos muestra las direcciones de las cantidades involucradas, la corriente I, el campo B y la fuerza F. En la figura, los círculos con una cruz interior indican que la fuerza tiene una dirección como saliendo de la pantalla. Los círculos con un punto interior indican que la fuerza es hacia adentro de la pantalla. Podemos utilizar la regla de la mano izquierda en la figura para darnos cuenta de la dirección de las fuerzas en cada punto del circuito.

El motor homopolar es muy útil para ilustrar conceptos básicos de electromagnetismo, sin embargo no tiene muchas aplicaciones prácticas ya que es terriblemente ineficiente.

A continuación presentamos tres videos de motores homopolares.