La fuerza de Lorentz es la fuerza que experimenta una carga a su paso por un campo electromagnético. En la imagen se puede observar la situación más simple: una carga (Q) moviéndose a velocidad constante (v) por un campo magnético constante (B) producido por un imán. La fuerza resultante viene del producto vectorial de la velocidad de la carga por el campo magnético, por lo que ésta es perpendicular tanto a la velocidad como al campo. Debido a esto, si la carga llevase la misma dirección que el campo magnético, la fuerza de Lorentz sería nula.
Pero basta de teoría aburrida. Vamos a experimentar. Podemos ver la fuerza de Lorentz con nuestros propios ojos gracias a un sencillo experimento que cualquiera puede realizar en su casa.
Vamos a construir un pequeño motor homopolar, que es un motor eléctrico que se basa en la fuerza de Lorentz para transformar la energía eléctrica en movimiento. Necesitamos lo siguiente:
- Un hilo de cobre.
- Un imán de neodimio cilíndrico, que podremos encontrar con suerte en algún cacharro viejo.
- Una pila.
Su construcción es tan simple que ni la voy a explicar. Mejor os enseño unos vídeos. La forma más fácil de construirlo es la siguiente:
La misma idea que el anterior, pero esta vez dejando fijo el alambre de forma que la pieza móvil sea la propia pila. Gracias a la incorporación de monedas distintas (diferente material, diferente conductividad), en este vídeo se consigue un motor homopolar con diferentes velocidades:
Para finalizar, más de lo mismo con un tornillo:
La explicación del funcionamiento es sencilla. En todos estos casos, el campo magnético lleva la dirección del eje axial de la pila y el imán, mientras que la corriente fluye de forma radial desde el centro del imán hacia la superficie cilíndrica, donde el alambre hace contacto. Por lo tanto, la fuerza (que es perpendicular a las dos direcciones anteriores, recordemos) es circular y hace que se mueva la pieza móvil.
«Pero basta de teoría aburrida.» eeeeeeeeeeeeeh, sin faltar, que conste.
Y ahora en serio. En cada feria de la ciencia que voy siempre hay un chiquillo que me muestra esto. Y me encanta escucharle, le digo «de qué va esto». Es un experimento genial que hace que les atraiga el electromagnetismo.
Motorizando pilas, en Cientifiquitos.
Ahí, ahí, que se lo curren, jejeje.
‘ño, qué curioso… Y nunca hubiera dicho que un trayecto tan corto de los electrones (simplemente el radio del imán, ¿no? porque luego ya van paralelos al campo) pudiera generar el par suficiente. Interesantes vídeos :)
y grasias a iñaki por la info de la fuerza de lorentz para el proyecto de ciencias
This in so WRONG!!!
«…mientras que la corriente fluye de forma radial desde el centro del imán…»
1. La corriente fluye d forma longitudinal a travez del cable, del iman, del calvo o tornillo de la pila. Es decir, es PARALELA al campo magnético del iman ya q lleva la dirección del eje axial.
2. Casi nunca se genera torque debido a lo explicado, sólo se genera torque en los puntos dond el campo magnetico NO tiene la direccion del eje axial ( borde de la base del clavo o tornillo).
3. Informate bien antes de antes de escribir
@Edu: «2. Casi nunca se genera torque debido a lo explicado, sólo se genera torque en los puntos dond el campo magnetico NO tiene la direccion del eje axial ( borde de la base del clavo o tornillo)» que es exactamente lo mismo que digo yo en «mientras que la corriente fluye de forma radial desde el centro del imán hacia la superficie cilíndrica«.
Lee mejor antes de comentar.
Tengo ciertas duda con lo expuesto;
– Por que razon analizan el flujo de la corriente si lo q de verdad interesa es la velocidad del conductor y la del campo magnetico.
En los videos tomando coordenadas cilindricas se ve claramente que la velocidad es angular y el campo magnetico correspondiente al eje Z, por ende debe ser estrictamente radial la fuerza de lorentz.
@Diego Echiburu: Lo que interesa son los puntos donde el vector corriente es perpendicular al vector campo magnético, puesto que allí surge la fuerza de Lorentz que es perpendicular a ambos. Fíjate en que lo que dices no tiene sentido: si la fuerza de Lorentz fuese radial, el tornillo no se movería. Se mueve porque la fuerza es tangencial.
El fallo es sencillo. Cuando en el primer dibujo poneis el vector de Fuerza perpendicular a la dirreccion de movimiento es totalmente arbitrario pues podria tener distinto sentido siendo aun perpendicular.
Si claro tenemos a Maxwell para decirnos el como pero nadie nos dice el porque.
Para hablar claro las lineas de fuerza de los campos magneticos son una pollada que se usa para explicar a los niños cosas que ni ellos entienden. Como tantas cosas… tragarse la dualidad corpusculo onda es lo mismo que creer en la santa trinidad, empecemos a pensar un poco en el porque de las cosas y si el modelo que tenemos no explica el porque desechemoslo.
@David:
De arbitrario nada: «La fuerza resultante viene del producto vectorial de la velocidad de la carga por el campo magnético». Teniendo esos vectores concretos para la velocidad y el campo magnético, a la fuerza no le queda otra que lo que está pintado.
El ser humano siempre buscando porqués para todo. ¿Por qué tiene que haber un porqué?
De pollada nada. Las líneas de fuerza pueden verse con experimentos bien sencillos. Para muestra, un botón.
De eso nada. Equiparas experimentación con literatura.
Si crees que no lo explica y tienes una teoría mejor, todos estaremos encantados de escucharla. ¿A qué esperas para publicarla?
Gracias por la info pero porfavor nesecito q ,e respondas esta duda: Estoy utilizando este expermento para la feria cientifica de mi cole y no he logrado conseguir la importancia de este motor, por favor te agradeceria q e ayudaras en ello.
Muy interesante y muy divertido :-)
Aqui os dejo un Micro motor homopolar, el más pequeño que he visto. Espero que os guste.
Micro Motor