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Cómo calcular la fuerza de un electroimán?

Publicado por Luisa en

Un electroimán mantendrá una carga siempre que haya una corriente que fluya continuamente a través de él. Fortalecer la carga es una cuestión de cambiar o ajustar los componentes que permiten que la carga fluya. Hay muchos ingredientes que afectan la fuerza del electroimán. La longitud y ancho del campo magnético, la cantidad de resistencia con la que se encuentra la corriente, el poder de tracción del imán como tal, todos determinan qué tan fuerte será tu electroimán.

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Consejos

  • Siempre lee la pregunta cuidadosamente para saber si tienes el dato del peso o la masa.
  • La definición de Newton, la unidad estándar de la fuerza, es N = kg * m/s^2.
  • Asegúrate de convertir todos los números a kilogramos y m/s^2.

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Ejemplo

Calculadora de Fuerza

Si la masa de un cuerpo es y la aceleración es , la fuerza será 6 Fuerza

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Ventajas de los electroimanes

Una ventaja indudable de los electroimanes es que el campo magnético puede establecerse, aumentarse, disminuirse o quitarse por medio del control de la corriente eléctrica. Al momento de fabricar imanes permanentes, los electroimanes son necesarios. 

Ahora bien, ¿por qué sucede esto? La respuesta está en que el magnetismo es intrínseco a la materia al igual que lo es a la electricidad, pero ambos fenómenos se manifiestan solo bajo determinadas condiciones.

Sin embargo, puede decirse que la fuente del campo magnético son las cargas eléctricas en movimiento o corriente eléctrica. En el interior de la materia, a nivel atómico y molecular, se producen estas corrientes que producen campos magnéticos en todas direcciones que se anulan entre sí. Por eso los materiales normalmente no muestran magnetismo.

La mejor forma de explicarlo es pensar que en el interior de la materia se alojan pequeños imanes (momentos magnéticos) que apuntan en todas direcciones, por lo que su efecto macroscópico se anula.

En los materiales ferromagnéticos, los momentos magnéticos pueden alinearse y formar regiones denominadas dominios magnéticos. Cuando un campo externo es aplicado, estos dominios se alinean.

Cuando se retira el campo externo, estos dominios no retornan a su posición aleatoria original, sino que permanecen parcialmente alineados. De esta forma el material se magnetiza y forma un imán permanente.

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Resumen del artículoX

Para calcular una fuerza, utiliza la fórmula de fuerza igual a masa por aceleración: F = m × a. Asegúrate de que la medida de masa esté expresada en kilogramos y la aceleración en metros por segundo al cuadrado. El resultado que obtendrás al resolver la ecuación será una fuerza expresada en newtons. Ahora simplemente remplaza los valores conocidos en la ecuación y resuélvela. Si necesitas encontrar la aceleración, calcula la diferencia entre la velocidad inicial y la velocidad final, y divídela por la diferencia de tiempo.

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Cómo funciona el nuevo sistema de medición

El nuevo peso del kilogramo se medirá con electroimanes. Existe una relación directa entre la electricidad y el peso, ya que la fuerza que ejerce un electroimán es proporcional a la corriente eléctrica que pasa por sus bobinas.

Por lo tanto, se puede calcular un peso, en este caso el del kilogramo, midiendo la cantidad de electricidad necesaria para contrarrestar su fuerza.

La constante de Planck relaciona el peso con la corriente eléctrica. Para calcularla se usa la balanza de Watt, un conjunto de escalas superpreciso.

La balanza de Watt tiene un electroimán que tira de un lado de la balanza y un peso (en este caso sería un kilo) en el otro lado.

La corriente que pasa por el electroimán aumenta hasta que los dos lados de la balanza están perfectamente equilibrados. Esa corriente se puede medir con una precisión del 0,000001%.

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Qué es un electroimán

Según la Real Academia de la Lengua,

un electroimán es un imán artificial que consta de un núcleo de hierro dulce (hierro dulce se puede definir como el hierro en su estado más puro) y está rodeado por una bobina (un cable enrollado) por la que pasa una corriente eléctrica.

En la actualidad, los electroimanes se utilizan en multitud de situaciones, ya que tienen una ventaja muy importante sobre los imanes naturales, y es que se pueden activar y desactivar cunado se desee y que además se puede variar el campo magnético emitido por el electroimán fácil y rápidamente, y por lo tanto, su fuerza de atracción. Para ello, únicamente es necesario variar la cantidad de energía eléctrica que lo atraviesa.

Así, se pueden fabricar frenos electromagnéticos (utilizado en algunos tranvías), embragues electromagnéticos de automóviles, motores eléctricos y un sinfín de artilugios.

La única desventaja de un electroimán frente a un imán, es el consumo de energía necesario para “crear” la fuerza de atracción que lo caracteriza.

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Categorías: Física

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Paso 3

Conecta el cable a la batería. Conecta un extremo del cable a la terminal positiva de la batería, y el otro extremo a la terminal negativa. Si todo está en su lugar, una corriente debería estar moviéndose a través de tu cable.

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Paso 5

Añade otra capa de cable. Un paso adicional que puedes tomar para incrementar la fuerza de tu electroimán es envolver una capa adicional de cable en la parte superior de la que ya se ha puesto.

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Referencias

  1. García, F. Campo Magnético. Recuperado de: www.sc.ehu.es
  2. Tagueña, J. y Martina, E. El magnetismo. De la brújula al espín. Recuperado de: bibliotecadigital.ilce.edu.mx.
  3. Sears, Zemansky. 2016. University Physics with Modern Physics. 14th. Ed. Volume 2. 921-954.
  4. Wikipedia. Electroimán. Recuperado de: wikipedia.com
  5. Wikipedia. Electromagnet. Recuperado de: wikipedia.com
  6. Wikipedia. Magnetización. Recuperado de: wikipedia.com

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