Tren magnético
1- Introducción:
Una aplicación práctica del aprovechamiento de las fuerzas de atracción-repulsión
entre dos campos magnéticos son los trenes de levitación magnética. Estos trenes van
dotados con unos potentes electroimanes, que son repelidos por otros situados a lo
largo de la vía, lo que eleva al tren unos centímetros del suelo. Una vez en "modo de
levitación", el tren utiliza la interacción de sus electroimanes con los de las vías para
crear fuerzas de atracción en la parte delantera del tren y de repulsión en la parte
trasera. Al no haber contacto físico entre el carril y el tren la única fuerza de
rozamiento que lo frena es la del aire, que los ingenieros tratan de reducir con diseños
cada vez más aerodinámicos. La mayor velocidad obtenida hasta ahora fue de 603
km/h en la ruta Yamanashi el 21 de abril de 2015.
2-Trabajo práctico
2.1 Objetivo
Montar un dispositivo que aproveche la fuerza de repulsión entre dos campos
magnéticos para producir un movimiento de traslación tal como ocurre en el tren
magnético.
2.2 Diseño experimental
Enrollando hilo de cobre desnudo hasta formar una
bobina se fabrica “la vía” que juega el papel de uno de
los electroimanes. Esto se logra al hacer circular por el
hilo una corriente, generándose así en su interior un
campo magnético.
En cuanto al tren, que será el elemento impulsado, para
simularlo basta con una pila unida a dos imanes, situados
cada uno en uno de sus extremos. Como se muestra más
adelante, es fundamental que los polos del imán estén
orientados en sentidos opuestos entre sí, ya que, sino las
fuerzas que se generen entre cada uno de los campos
magnéticos de los imanes y el producido por la bobina se
anularán, haciendo que el tren no se mueva.
Cuando se introduce el conjunto pila + imanes en la bobina de cobre por uno de los
extremos de la pila (el positivo) saldrá la corriente, recorrerá la parte de la bobina
correspondiente y se acabará cerrando el circuito por el otro extremo de la pila (el
negativo). Esta es la corriente que convierte a la bobina en un electroimán, con la
dirección que se ha mostrado en la primera figura.
Cuando este electroimán coincide en orientación con el
imán trasero, las fuerzas de repulsión que se generan
entre ellos generan una fuerza en el sentido de avance
del tren. Adicionalmente, la orientación contraria del
imán delantero, causa una fuerza de atracción que
supone un empuje adicional también en ese sentido.
Ambas fuerzas, representadas en amarillo en la última
figura, llevan al conjunto pila-imán a desplazarse hacia
delante.
