¿Qué es un motor homopolar y cómo funciona según la Física?

En nuestro artículo anterior del blog, analizamos cómo funciona un motor de CC y CA y describimos cómo puede construir su propio motor de CC básico. Incluso más simple que un motor DC básico, es un motor homopolar. Creado por primera vez en 1821, realmente es el ejemplo más simple de un motor posible, y realmente fácil de experimentar. ¿Qué es un motor homopolar?

Ya hemos establecido que un motor homopolar es un tipo de motor eléctrico, específicamente uno que utiliza corriente continua para impulsar el movimiento de rotación, como el generado por una batería. Fue el primer tipo construido y demostrado por Michael Faraday en 1821. Aunque no es la configuración utilizada por Faraday, los motores homopolares pueden estar hechos de una sola batería AA o C, un solo imán de disco de neodimio y un pedazo de alambre de cobre. Tienen dos polos magnéticos proporcionados por el único imán permanente que se usa para producir el campo magnético, también requerido para generar movimiento rotacional. Se llama motor homopolar porque, a diferencia de los motores de CC convencionales, la polaridad del campo magnético emitido por el conductor y los imanes permanentes no cambia. Veamos de cerca cómo funciona uno.

¿Cómo funciona un motor homopolar? OK, vamos a ponernos científicos por este momento, ¡así que hazte una taza y pon tu cara de concentración! Un motor homopolar crea un movimiento de rotación debido a lo que se conoce como la fuerza de Lorentz. Lo que sucede es que la corriente eléctrica fluye desde el terminal positivo de la batería al negativo y al imán. Esta corriente luego fluye desde el centro del imán hasta el borde donde se conecta el cable, viaja por el cable de regreso al terminal positivo de la batería y el circuito se completa. Sencillo. Pero, ¿cómo genera esto el movimiento que bien puede pedir? Bueno, la clave es la dirección de la corriente y el campo magnético producido por el imán permanente. Hemos reunido el siguiente diagrama para respaldar la explicación. Las flechas rojas demuestran la dirección del campo magnético y las flechas azules muestran la dirección de la corriente. A medida que la corriente viaja perpendicular al campo magnético, se ejerce una Fuerza de Lorentz sobre el conductor (el cable) que nuevamente es perpendicular tanto a la dirección del campo magnético como a la corriente, generando el movimiento giratorio.

¿Para qué se utiliza un motor homopolar? En verdad, no son tan prácticos en absoluto. Desafortunadamente, nunca generará suficiente energía de un motor homopolar para alimentar electrodomésticos, pero son muy divertidos de hacer y realmente útiles para demostrar los efectos del electromagnetismo y cómo funcionan los motores eléctricos. Debido a que altas corrientes fluyen a través del cable, la batería se agota muy rápidamente. Además, el cable y la batería pueden calentarse mucho, por lo que si va a hacer uno para usted, hágalo con cuidado. ¿Te apetece hacer uno para ti?

Tenemos un par de consejos: 1) El cable puede doblarse para formar cualquier forma, pero un extremo debe tocar el terminal positivo de la batería y el otro debe estar en contacto con el imán de neodimio. 2) La clave es hacer una forma con el cable que le permita equilibrarse correctamente, si no está equilibrado, pronto se caerá de la batería cuando comience a girar. 3) Tenga cuidado si hace su propio motor homopolar de bricolaje ya que el cable y la batería pueden calentarse mucho. 4) Los imanes de neodimio son los más fuertes del mundo, por eso a menudo verá un imán de disco de neodimio utilizado en esta configuración. Cuanto más fuerte sea el imán, más rápido girará el cable. Si se usa una batería AA para hacer una motota homopolar, un imán ideal para usar es un imán de disco de neodimio de 12 mm de diámetro x 6 mm de espesor.