Proyecto para Feria de Ciencias: El tren magnético

EL TREN MAGNÉTICO

 

 Método Científico

  1. Observación

Nuestro proyecto se basa en el estudio de los principios básicos de electromagnetismo y magnetismo.

El electromagnetismo es la parte de la electricidad que estudia la relación entre los fenómenos eléctricos y los fenómenos magnéticos.

Una corriente que circula por un conductor genera un campo magnético alrededor del mismo conductor.

La regla de la mano derecha nos dice que apuntando con el dedo pulgar en la dirección de la corriente, la curvatura del resto de dedos nos indicará la dirección del campo magnético.

Cuando un hilo conductor lo enrollamos en forma de hélice… tenemos una bobina. El campo magnético en su interior de cada hilo conductor se refuerza al existir más espiras: el campo magnético de cada espira se suma a la siguiente y se concentra en la región central.

El segundo tema analizado es el magnetismo y esto se relaciona a los polos magnéticos. Un imán siempre tiene un polo norte y otro sur. Los polos opuestos Norte y Sur se atraen entre sí y los polos iguales (N-N y S-S) se repelen.

  • ¿Qué está sucediendo?

Se está produciendo un fenómeno de la electricidad que permite crear campos magnéticos, estos campos forman los polos magnéticos norte y sur. Este fenómeno es usado para generar algún trabajo.

  • ¿Por qué es importante o beneficioso investigar este tema?

Es importante porque nos permite comprender como funciona el magnetismo en los artefactos que comúnmente tenemos en casa, como por ejemplo licuadoras, lavadoras, computadoras, motores, generadores, parlantes, timbres, aplicaciones en medicina, transporte  y otros.

Lo último en tecnología de transporte son los trenes de levitación magnética, este proyecto nos ayudará a comprender como funcionan estos trenes.

  1. Formulación de la pregunta

¿Por qué se mueve nuestro tren?

 Planteamiento de la hipótesis

Nuestro tren se mueve por efecto de dos campos magnéticos. El primero se debe al campo magnético de los imanes de neodimio y el segundo es el campo electromagnético formado por la pila y una parte del alambre de cobre en forma de bobina.

Estos dos campos magnéticos se repelen e impulsa nuestro tren en una sola dirección dentro de la bobina.

  1. Experimentación

 Nuestro “tren magnético”, utiliza alambre de cobre sin aislamiento, una batería, e imanes de Neodimio potentes. El tren se impulsa por efecto de dos campos magnéticos; uno por el campo magnético de los imanes y el otro campo electromagnético formado por la bobina y la pila. El resultado es un experimento fascinante y de bajo costo que demuestra los principios básicos del electromagnetismo.

Primera prueba.- Esta la realizamos con cable de cobre esmaltado porque es más común su comercialización. Por este motivo no se impulsaba nuestro tren debido a que el circuito del campo electromagnético no se cerraba. Tuvimos que buscar bastante para encontrar el alambre de cobre sin esmaltar.

Segunda prueba.- La realizamos con imanes comunes de color negro. Esta prueba del tren tampoco funcionó porque los imanes comunes no son conductores en su superficie.

Tercera prueba.- Teniendo estas precauciones utilizamos el alambre de cobre sin esmaltar, conseguimos los imanes de neodimio y utilizamos una pila de larga duración de la marca DURACEL. Realizado esto, el tren se podía desplazar.

Materiales:

 Alambre de cobre de 0,9 mm sin esmaltar

  • Una pila Duracell triple A
  • Un tubo de plástico con un diámetro apenas mayor al de los imanes
  • Seis imanes de Neodimio de 12 mm de diámetro
  • 1 Ojal que soporte el imán

Alambre de cobre

Pila triple A

Tubo de plástico

Imanes de 12 mm de diámetro

Ojal

Procedimiento:

 Paso 1: Hacer la vía

Con alambre de cobre enrollar en el tubo en forma manual o con apoyo de un taladro, luego extraer del tubo.

Pasó 2: Armar el tren (locomotora)

Poner un imán en el extremo de la pila y otro en el otro extremo y fijarlo con ayuda de un ojal o de goma.

Pasó 3: Recorrido

Ingresar la pila (trencito) en nuestro riel.

  1. Conclusiones

 El magnetismo es un fenómeno físico por el cual los imanes ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales generando movimiento, lo cual hemos podido observar en el desplazamiento de nuestro tren en el interior de la bobina.

  • Estas fuerzas de atracción emitidas por sus polos Norte y Sur son también las que permiten que el tren levite dentro de la bobina.
  • Al levitar sin que haya contacto con el suelo, el movimiento del tren MAGLEV genera muy poco ruido y avanza mucho más rápido, a una velocidad promedio de 500 Km/h, en comparación de los 200 Km/h que alcanzan los trenes de velocidad convencional. Sin embargo en algunos casos ha llegado a superar los 600 Km/h.
  • Debido al sistema de levitación es casi imposible que un tren Maglev se descarrile.
  • Este experimento demuestra que sí es posible transportar a muchísimas personas de manera más rápida y segura y sin contaminar el medio ambiente con el uso de combustibles que utilizan los vehículos tradicionales.
  • Son múltiples las aplicaciones actuales del magnetismo en la vida diaria, en la ciencia y en la tecnología que permiten elevar la calidad de vida de los seres humanos.

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