Motor homopolar

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MOTOR HOMOPOLAR

DEFINICIÓN

Un motor homopolar es un motor eléctrico que se basa en la fuerza de Lorentz para transformar la energía eléctrica en movimiento.

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 magnéticoconstante (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.

FUNCIONAMIENTO

El funcionamiento se basa en la fuerza que aparece sobre unacarga en movimiento alatravesar un campo magnético (VER FIGURA). Las líneas de fuerza del campo magnético del imán son verticales,perpendiculares a la mesa. La pila forma, con el cable y el imán, un circuito eléctrico por el que circula una corriente cuando el bucle inferior delcable hace contacto con el imán. Dicha corriente es siempre ortogonal (forma ángulo recto 90º) al campo magnético, loqueda lugar a un momento de la fuerza=torque=Fuerza que hace girar un cuerpo sobre el cable respecto del imán, que es eleje de giro. Da igual que las dos ramas del cable se enrollen en el mismo sentido o en sentidos opuestos, puesto que lacorriente llevará siempre dirección radial en el imán.

De hecho, ni siquiera hace falta bucle alrededor del imán, basta con que haya contactocable-imán. Cuantomejor sea este contacto, mayor será la corriente y podremosllegar a apreciar un notable calentamiento del cable debido al efecto Joule. Lasorientaciones del imán o la pila no son relevantes, pues si se invierte la polaridad dealguno de ellos el giro sería en sentido opuesto.

Si cortamos una de las ramas del cable, por ella no circulará corriente, pero sí por laotra, de manera que seguiremosteniendo torque del cable respecto del imán ynuestro motor también funcionará.

Cambiando la pila o el imán, o variando las características del cable de cobre (grosor,geometría etc.), podemos modificar la velocidad de giro. Las aplicaciones prácticas denuestro motor están limitadas por la potencia que puede suministrar la pila pero,además de la evidente utilidad didáctica, se podría pensar en usarlo,por ejemplo,como dispositivo para mover un expositor giratorio donde no haya posibilidad deenchufar un motor convencional y no dispongamos de células solares.

Como se observa en la figura el esquema del motor, con las direcciones del campo magnético, de lacorriente (se mueven las cargas negativas) y de la fuerza. A la derecha semuestra una vista superior suponiendo que la pila es transparente.Los círculoscon un punto en el centro indican que el sentido de los vectores es hacia fueradel papel, y con una cruz indican que el sentido es hacia dentro del papel.

CAMPO ELÉCTRICO

El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica.1 Matemáticamente se describe comoun campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor  sufre los efectos de unafuerza eléctrica  dada por la siguiente ecuación:

(1)
En los modelos relativistas actuales, el campo eléctrico se incorpora, junto con el campo magnético, en campo tensorial cuadridimensional, denominadocampo electromagnético Fμν.2

Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargaseléctricas como en campos magnéticos variables. Las primeras descripciones de los fenómenos eléctricos, como la ley de Coulomb, sólo tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero las investigaciones de Michael Faraday y los estudios posteriores de James Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que también se tiene en cuenta la variación del campo magnético.

Esta definición general...
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