sábado, 24 de diciembre de 2011

Momento de ocio: motor homopolar.

Bueno, hoy recibí inspiración para hacer una entrada con material "de ingeniería".

Más que ingeniería, son pequeñas experiencias que encuentro por internet, y me dedico a reproducir en casa, para entender algunos fenómenos, y consolidar conocimiento.

La que pretendo mostrarles hoy, es el motor eléctrico más simple que he visto hasta ahora: los motores homopolares.

Generalmente, a los ingenieros eléctricos se les comienza a enseñar que, para crear movimiento de un rotor de un motor, es absolutamente necesario un campo magnético giratorio, que permita generar un torque que haga girar un rotor de un motor.

¿En qué se diferencia un motor homopolar? Pues en que no es necesario, sino simplemente un imán (preferiblemente de neodimio, que son de alta potencia), una batería y un modo de cerrar un circuito eléctrico.

¿Cómo funcionan? Pues les dejo abajo dos imagágenes para explicarlo, una hecha por mí (obviamente, la que tiene más calidad de dibujo) y otra obtenida de internet.


Ambas imágenes muestran realmente dos tipos de motor homopolar diferente. En el motor de la izquierda, es la batería la que da vueltas, y en el de la derecha, es la corriente la que gira. 

Vemos que en ambos es necesario un medio para cerrar una un lazo de corriente con una batería. Además, en la imagen de la izquierda muestro, debajo de la batería, un imán de neodimio cilíndrico con los polos Norte y Sur marcados, como se muestra. 

En la imagen de la izquierda, el funcionamiento es así: primero se pegan los imanes de neodiminio debajo de la batería (con uno es suficiente para ver el efecto). De ahí se busca un modo de cerrar un circuito entre un polo de la batería, y el imán, de modo tal que se deje a la batería girar libremente. Una vez conseguido esto, una corriente comenzará a fluir a través de la superficie del iman, pues este es conducto, hasta el polo opuesto de la batería, cerrando un lazo de corriente. 

Sin embargo, en la parte donde hay campo magnético, al haber un campo magnético en dicha sección, se genera una fuerza distribuida por toda la longitud que la corriente atraviesa en el imán. Esta fuerza generará un torque en la batería, que hará que gire libremente. ¡PRESTO! Hemos creado un motor extremadamente simple. 

¿En qué se diferencia el motor de la izquierda? Bueno, en vez de permitir a la batería girar libremente, se permite al aro conductor girar libremente, de modo que este las líneas de campo magnético, al atravesar estos aros conductores, permiten la generación de un torque que hace girar a este aro alrededor de la batería. 

Uno de los primeros inconvenientes, como verán en el video puesto a continuación, es que la corriente generada por este motor es bastante grande, que llegó hasta a quemarme un poco los dedos. 






Como pueden ver, lo que utilicé fue un gancho para ropa, donde colgué en la punta a la batería. Esta se colgó por la gran cantidad de imanes de neodimio que puse en la parte inferior, que lograron imantar la batería (realmente no eran necesario tantos, sólo que me gusta tenerlos todos pegados así, no sé por qué) y lograron que se pegara a la punta del gancho, lo cuál permite a la batería girar con relativa libertad, pues está unida a un área muy pequeña, donde la fricción no hace gran mella en el asunto. Utilicé un alambre de cobre para unir el gancho con el imán adherido a la parte inferior de la pila, y ¡listo! motor simple completado. 

¿Es lo más eficiente que hay? ¡Por supuesto que no! Pero igual, es interesante ver cómo con pequeños conceptos, se pueden generar interesantes resultados. 

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