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Hechos asombrosos

¿Qué tienen en común una nevera, una lavadora y un ventilador?

Los motores eléctricos están presentes en, prácticamente, cualquier rincón de una casa. Los encontramos en electrodomésticos, como una batidora, una lavadora o un lector de CD, pero también están en aparatos donde no se manifiesta de un modo directo la existencia de un movimiento de giro, como es el caso de un frigorífico, una aspiradora o una puerta automática.

El movimiento producido por el motor eléctrico tiene su origen en el uso del magnetismo. Si has jugado alguna vez con un par de imanes, habrás comprobado que existen zonas o áreas donde se “concentra la acción magnética”, a las cuales se denomina polos magnéticos. Seguro que, con asombro, también habrás comprobado cómo dos imanes pueden atraerse (al enfrentar polos de distinto signo) o repelerse fuertemente (al enfrentar polos iguales). El movimiento de giro de un motor nace, precisamente, de la presencia de estas fuerzas de atracción y repulsión magnética.

Para que esta atracción y repulsión magnética se transformen en movimiento es necesario utilizar un tipo especial de imanes conocidos como “electroimanes”, los cuales funcionan gracias a la acción de una corriente eléctrica.

¿Qué relación hay entre la electricidad y el magnetismo?

Para explorar la relación que existe entre la corriente eléctrica y el magnetismo, nada mejor que realizar una pequeña experiencia para la cual es necesario un clavo o un tornillo de acero de unos 6 cm de largo, unos clips, una pila de tipo AA de 1,5 voltios y cable del utilizado para instalaciones de teléfono. Para fabricar un electroimán necesitamos enrollar el cable en torno al clavo, de modo que haya unas 50 vueltas. Cuando conectemos los bordes del cable a cada uno de los bornes de la pila, el clavo se transformará en un imán capaz de atraer los clips. Cuando desconectemos los cables de la pila el clavo perderá su magnetismo y los clips dejarán de ser atraídos. Esta experiencia requiere de cuidado, pues la corriente eléctrica no sólo produce magnetismo, sino que también genera calor, de modo que tanto el cable como la pila pueden alcanzar una temperatura alta.

En un electroimán las posiciones de los polos norte y sur dependen del sentido de avance de la corriente eléctrica, de manera que al cambiar la posición de los polos positivo y negativo también se modifican las posiciones de los polos del imán.

¿Qué encontramos dentro de un motor eléctrico?

Existen diferentes tipos de motores, pero de entre todos tal vez sean los llamados “motores de corriente continua” los que permiten ver de un modo más simple cómo obtener movimiento gracias al campo magnético creado por una corriente.

El gráfico muestra de modo esquemático las partes principales de un motor de corriente continua.

El elemento situado en el centro es la parte del motor que genera el movimiento. Se la llama armadura o rotor, y consiste en un electroimán que puede girar libremente entorno a un eje. Dicho rotor está rodeado por un imán permanente, cuyo campo magnético permanece fijo.

El electroimán recibe la corriente a través del contacto establecido entre las escobillas y el conmutador. Las escobillas permanecen fijas, mientras que el conmutador puede girar libremente entre ellas siguiendo el movimiento del rotor.

Cuando la corriente pasa a lo largo del electroimán, sus polos son atraídos y repelidos por los polos del imán fijo, de modo que el rotor se moverá hasta que el polo norte del electroimán quede mirando al polo sur del imán permanente. Pero tan pronto como los polos del rotor quedan “mirando” a los polos del imán, se produce un cambio en el sentido de la corriente que pasa por el rotor. Este cambio es debido a que el conmutador, al girar, modifica los contactos con las escobillas e intercambia el modo en que el electroimán recibe la corriente de la pila.

Al modificarse el signo de los polos del electroimán, los polos del rotor resultarán repelidos por los polos del imán fijo, pues en esta nueva situación estarán enfrentados polos de igual signo, con lo cual el rotor se ve obligado a seguir girando. Nuevamente, cuando los polos del electroimán estén alineados con los polos opuestos del imán fijo, el contacto entre escobillas y conmutador modificará el sentido de la corriente, con lo cual el rotor será forzado a seguir girando.

Respondiendo a nuestra pregunta inicial, ¿qué tienen en común una nevera, una lavadora y un ventilador?, la respuesta es que los tres electrodomésticos disponen de un motor eléctrico que permite su funcionamiento.

Experiencia: Construir un electroimán.

Imagen de una lavadora

Ilustración de un tornillo unido a una pila, el tornillo atrae los clips
Botón que cambia la ilustración para mostrar el efectoBotón que cambia la ilustración para mostrar el efecto
El paso de la corriente eléctrica a lo largo del cable hace que el clavo se comporte como un imán. Cuando se corta la corriente eléctrica cesa el campo magnético y el calvo deja de comportarse como un electroimán

Ilustración de un tornillo unido a una pila, el tornillo cambia los polos norte y sur La posición de los polos de un electroimán depende del sentido de la corriente. Al cambiar la posición de los polos de la pila también se modifican las posiciones de los polos del imán.

Ilustración del esquema de un motor eléctrico
Esquema de un motor de corriente continua

Ilustración de un rotor en diferentes ángulos
Rotor visto desde diferentes ángulos

Ilustración de como se distribuye la corriente en un electroimán con escobillas y conmutador
La corriente llega al electroimán del rotor a través del contacto entre las escobillas con el conmutador.