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lunes, 14 de octubre de 2013

Corriente y Magnetismo -- Electroimanes

La electricidad y el magnetismo son fenómenos estrechamente relacionados. 

Cuando una corriente eléctrica circula por un conductor, se crea un campo magnético alrededor del mismo. La intensidad del campo disminuye conforme nos alejamos del conductor.


La dirección del campo está dada por la regla de la mano derecha: 

"Si el pulgar de la mano derecha apunta en la dirección en que fluye la corriente, entonces la curvatura del los dedos nos indicará el sentido del campo magnético".




Cuando el conductor toma la forma de una espira circular, el campo magnético tiene una forma tal que las líneas de campo salen por un lado de la espira y entran por el otro, de manera similar a como sucede en un imán permanente.

Al igual que en el imán, tendremos un polo norte (N) que es el extremo por donde salen las líneas de campo, y un polo sur (S), que es el extremo por donde las líneas entran a la espira.


La intensidad del campo magnético depende de la corriente que circula por la espira, pero también depende del número de espiras. Si enrollamos el conductor en muchas espiras en lugar de una sola, la intensidad del campo se multiplica. A este arreglo de muchas espiras se le denomina bobina o solenoide


El campo magnético creado por un solenoide es similar al de un imán permanente:




A continuación mostramos un video donde se muestra un solenoide que interactúa con un imán permanente.



lunes, 16 de septiembre de 2013

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: