«Nada es demasiado maravilloso para ser cierto si obedece a las leyes de la naturaleza». - Michael Faraday

Una pregunta que podríamos plantearnos es la siguiente: ¿cómo sería el mundo si no existieran los electroimanes?

Mientras que los imanes, y los campos magnéticos en general, son fenómenos que ocurren de manera natural, los electroimanes realmente no. Han tenido que ser inventados. Dado que los electroimanes combinan una corriente eléctrica con un material magnético, estos llegaron a nuestras vidas relativamente tarde en la historia.

Los electroimanes son algunos de los imanes más poderosos que tenemos a nuestra disposición. Debido a esto, se han vuelto absolutamente indispensables para la industria, la tecnología y todo tipo de cosas que tenemos en nuestros hogares y que utilizamos en nuestro día a día.

Por esta razón, el aprendizaje sobre los electroimanes no se basa en una teoría irrelevante. Más bien, resulta muy útil y, de hecho, los electroimanes pueden hacer cosas que solo ellos pueden hacer; sin mencionar el hecho de que la ciencia del electroimán es bastante fascinante en sí misma.

Por lo tanto, volviendo a la pregunta de ¿qué podríamos hacer ahora sin el poder del electroimán? La respuesta no está en ninguna parte pero a la vez lo está en todos sitios: no tendríamos generadores, ni la posibilidad de almacenar o transmitir energía, por ejemplo.

¿Qué te parece si le echamos un vistazo a la teoría del electroimán?

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¿Cuándo se descubrieron los electroimanes?

Conceptos básicos: electroimán
Pero ¿qué es un electroimán y para qué se utiliza?

Sin el electroimán, lo más probable es que todavía viviéramos en algo parecido a lo que sería la década de 1820.

Esta tecnología no se inventó hasta la década de 1820, cuando dos científicos de manera independiente comenzaron a jugar con la interacción de la electricidad y el magnetismo. Hans Christian Ørsted (u Oersted) (Dinamarca) fue el primero en darse cuenta de que una corriente eléctrica crea un campo magnético, mientras que Sturgeon (Inglaterra) creó el primer electroimán rudimentario.

Sin embargo, nadie sabía muy bien cómo aquella bobina de alambre de cobre podía producir un campo magnético durante casi un siglo más, cuando en 1906 un físico francés comenzó a abordar el problema. Con su teoría del dominio magnético, dimos un paso más para poder entender lo que sucedía realmente en el núcleo de todo ese cable enrollado.

No obstante, a esta historia le faltan dos de los nombres más importantes de la historia del electromagnetismo. Seguro que alguna vez te han hablado de Michael Faraday, quien descubrió el principio de la inducción electromagnética, así como de André-Marie Ampère, quien demostró que dos alambres paralelos se repelen y atraen entre sí según el camino de la corriente, y a quien le debemos el nombre de amperio.

El electromagnetismo ha sido, desde entonces, una tecnología que ha ido viento en popa, llenando nuestro mundo de cosas que ni siquiera nos damos cuenta de que tienen tanta importancia.

Repaso: ¿en qué consiste el magnetismo?

La ciencia del electromagnetismo se basa en los imanes y en todos sus fenómenos relacionados: los polos magnéticos, la fuerza magnética y las partículas cargadas que ejercen una atracción sobre todo esto a nivel subatómico.

¿Pero recuerdas a qué hace referencia el magnetismo? Ya lo comentamos en nuestro artículo «¿Qué es el magnetismo?», sin embargo, quizá pueda resultarte útil que hagamos un pequeño paréntesis aquí para resumirte los puntos más importantes del magnetismo.

El magnetismo funciona gracias a los electrones sueltos. Aunque los electrones son partículas que forman parte del átomo, la mayoría de los materiales tienen pares de electrones con cargas opuestas. Estas cargas son conocidas como «espines» y convencionalmente se denomina «cargas positivas» y «negativas».

Cuando los electrones se emparejan, su respectivo momento magnético se neutraliza, lo que significa que dejan de fuerza magnética.

Sin embargo, cuando no están emparejados, no se neutralizan, y en materiales magnéticos, científicamente conocidos como materiales ferromagnéticos, estos electrones pueden apuntar todos espontáneamente en la misma dirección, lo que le proporciona al material unas propiedades magnéticas perfectas.

Este ferromagnetismo lo podemos observar en ciertos materiales como el hierro y el níquel.

Conceptos clave de electromagnetismo
¿Qué papel desempeñan los electroimanes en el electromagnetismo?
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¿A qué hace referencia el electromagnetismo?

Aunque esta es la forma en la que el magnetismo funciona «naturalmente», los electroimanes funcionan de manera ligeramente diferente. Los descubrimientos de personas como Ampère, Faraday y Ørsted radican precisamente en la comprensión de que esta no era la única forma en la que funcionaba el magnetismo.

Más bien, se dieron cuenta de que el flujo de corriente eléctrica también tenía un campo magnético. El descubrimiento de Ampère, de que los cables con corriente que fluyen en direcciones opuestas se atraen entre sí, así lo demostró.

En el electromagnetismo, todo cable a través del cual fluye la electricidad se magnetiza. Esto, nuevamente, se debe a los electrones. No obstante, en lugar de simplemente dirigirse de una manera determinada, o disponerse «en línea», en una corriente eléctrica, los electrones no están atados a sus átomos y fluyen a lo largo del material, lo que les proporciona la fuerza magnética.

Interacciones fundamentales

Sin embargo, el electromagnetismo, la combinación de magnetismo y electricidad, es mucho más importante que el electroimán en sí.

De hecho, el electromagnetismo se describe en realidad como una de las interacciones fundamentales que motiva todas las leyes físicas (las otras son la gravitación, las interacciones débiles y fuertes). De este modo, el electromagnetismo es en verdad la fuerza que mantiene unidos a los átomos, la responsable de la luz y la responsable de los enlaces entre los compuestos químicos.

El electromagnetismo, sin duda, es una disciplina muy compleja. Su descubrimiento, así como nuestra capacidad para aprovechar su poder, ha sido una parte muy importante del desarrollo científico del ser humano.

¡Descubre aquí en qué consisten el magnetismo y el electromagnetismo!

¿Cómo funcionan los electroimanes?

No obstante, ¿cómo funcionan los electroimanes?

Un electroimán funciona de la misma manera que un simple imán de barra. Tiene, al igual que un imán permanente normal, un polo norte y un polo sur, que tienden a repeler los polos idénticos de otros imanes. De la misma manera, produce un campo magnético, el mismo que se crea con las limaduras de hierro.

Sin embargo, la diferencia entre un electroimán y un imán normal es que un electroimán tiene un campo magnético mucho más fuerte. Por supuesto, siempre puedes apagarlo y encenderlo cortando la corriente.

La estructura de un electroimán

Como ya hemos comentado, la razón física de la fuerza magnética difiere entre un ferroimán normal y su homólogo electromagnético. En el primero, los electrones se encuentran alineados; sin embargo, en el segundo, la corriente de electrones que es la electricidad produce el campo magnético.

De este modo, los cables en sí mismos son magnéticos, como  ya demostró Ampère. Sin embargo, para hacer un electroimán, usamos un método más sofisticado.

Este método se basa en bobinas de alambre. Coge una pieza cilíndrica de metal ferromagnético (como un trozo de hierro) y envuelve la bobina de alambre, generalmente de cobre, alrededor de ella. Tan pronto como enciendas la corriente, la electricidad pasará a través del cable y magnetizará el metal en el centro, como un imán permanente.

Electromagnetismo
Este tipo de máquina se basa en la generación de campos magnéticos.

Corta la electricidad y el metal dejará de ser magnético.

Realmente es así de simple. Por otro lado, no necesitas un núcleo de hierro, ya que el campo magnético que produce la bobina ya está centrado en el orificio a través del centro de la bobina. Sin embargo, ese núcleo de hierro, o «núcleo magnético», hace que el electroimán sea aún más poderoso, miles de veces más poderoso.

Podrías hacer un electroimán tú mismo, si quisieras. Pero ten cuidado, y hazlo bajo supervisión.

¿Para qué se utilizan los electroimanes?

Entonces, volvamos a esa pregunta, ¿cómo sería el mundo en estos días si no tuviéramos electroimanes? Realmente es una pregunta fascinante, y quizás podríamos formularla mejor como ¿qué cosas no tendríamos si no existieran los electroimanes?

Tardaríamos años en darte respuesta, pero podemos responder a esta pregunta con referencia a algunas de las tecnologías más poderosas y ubicuas que se basan en el electromagnetismo. Sinceramente, están en todas partes.

Motores y generadores eléctricos

Un motor eléctrico, que podrás encontrar en los coches y en todo tipo de dispositivos, se basa en la interacción de un campo magnético con una corriente eléctrica.

Estos están hechos de un estator, un imán localizado en el borde del motor que permanece estático, y un rotor, un electroimán giratorio que es casi idéntico a la bobina que hemos comentado anteriormente.

A medida que entra la electricidad en la bobina, la bobina se ve atraída por el estator, que posteriormente se gira para repelerlo. En consecuencia, la bobina gira continuamente y produce energía mecánica.

Estos motores, por cierto, están en todo, desde los ordenadores hasta los auriculares, el horno o un disco duro.

Aplicaciones del electromagnetismo
Algunos trenes más sofisticados recurren al magnetismo para evitar la fricción.

Los generadores son idénticos mecánicamente; simplemente funcionan en la dirección opuesta.

Transformadores

Dado que las líneas de energía eléctrica transportan cientos de miles de voltios eléctricos, antes de que la electricidad entre en la tostadora (que solo necesita unos doscientos voltios), es necesario reducir el voltaje. Eso es lo que hace un transformador.

Funciona mediante la colocación de dos bobinas. Ese enorme voltaje eléctrico pasa a través de la primera bobina. Si colocas una bobina con menos vueltas a su lado, la corriente eléctrica saltará a la siguiente bobina, pero tendrá un voltaje más bajo.

Sin los transformadores, no podrías utilizar ningún aparato eléctrico en la casa.

Levitación magnética

Una de las cosas más interesantes que la gente ha hecho con los electroimanes es la levitación magnética o maglev. Se trata de un sistema de transporte en el que los trenes levitan y pueden ir más rápido y de manera más eficiente debido a la falta de fricción.

Para la levitación magnética, se requieren conjuntos de imanes muy fuertes. Uno levanta el tren de los raíles y el otro lo impulsa hacia la vía.

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Valeria Superprof

Superprofe, comunicóloga y apasionada del estilo de vida.