Solenoide (2)
¿Recuerdas cuándo estudiamos el solenoide?
Podría suceder que en nuestro afán de hacer un gran solenoide se nos ocurra hacer uno que tuviese 3cm de radio y una longitud de más de 30cm con la idea de que el número de vueltas sea muy elevado.
Nos ponemos manos a la obra, y alrededor de un tubo de PVC, es decir, un material plástico (se denomina con estas letras por ser un Poli Cloruro de Vinilo), le damos algo más de 350 vueltas, y nos queda comparando con el solenoide anterior del modo que ves en la foto siguiente:
Notarás bastantes diferencias. Observa también que hemos introducido dos barras de acero y el resultado ha sido un fracaso rotundo, apenas atrae al clavo que ves en el solenoide pequeño después de haber utilizado unos 30m de hilo de cobre.
La intensidad del campo magnético es insignificante.
Tras comprobar nuestro aparente inútil trabajo comenzamos a indagar, a averiguar la causa.
Lo primero que hacemos es cambiar las dos barras de acero anteriores por una de hierro de más diámetro y que recoja el máximo de líneas magnéticas; para ello hemos serrado de una larga barra un trozo de 35cm de largo y la hemos introducido dentro de la bobina como ves en la siguiente fotografía:
Tomamos una batería que nos suministra algo más de 8V y conectamos los terminales de la bobina para crear el electroimán, y parece que da buen resultado porque atrae sin problemas un destornillador:
Ahora surge la idea de hacer otra bobina de mayor número de vueltas para ver si incrementamos la fuerza de atracción, procuraríamos probar con una tensión de unos 10V, podríamos pensar en utilizar un hilo de cobre de más diámetro, etc.
Puedes ver que el número de variaciones que podemos introducir es elevado.
Este es el recorrido de gran parte de los descubrimientos, ahora pasaríamos a los análisis, cálculos, etc., es decir, a la parte teórica.
Antes que nosotros han pasado por estas situaciones análogas grandes personas con mucho talento, con muchos conocimientos de matemáticas y de la física de su tiempo, llenos de paciencia, con una actividad y constancia envidiables, además de cientos de comprobaciones en el silencio de sus laboratorios.
A la hora de cuantificar el campo magnético creado por un solenoide, estos grandes científicos nos dicen que nos basta multiplicar el campo magnético creado por una espira por el número de éstas, pero con los matices que vas a tener en cuenta.
Consideramos el valor del campo que se refiere al interior del solenoide donde es más intenso.
La fórmula a utilizar es:
Cambios introducidos:
N representa el número de vueltas.
L representa la longitud del solenoide.
Cuanto más juntas las vueltas del hilo de cobre, obtendremos mayor valor de campo magnético.
No es el Radio de cada espira la que tenemos en cuenta en el denominador, sino la longitud del solenoide, que al tener las vueltas juntas la llamamos bobina.
En la fórmula última nos encontramos con la fracción:
que equivale a la longitud que tiene cada espira; y con una simple regla de tres vemos que si N vueltas corresponde una longitud de L, a 1 vuelta corresponderá:
Si este valor lo sustituimos en la fórmula anterior obtenemos:
