¿Qué es un motor eléctrico?Es importante comprender como funciona un motor eléctrico para entender mejor el artículo de hoy.Ante todo es importante saber que un motor es una máquinaque transforma energía eléctrica en energíamecánica¿y que es la energía mecánica?,pues simplemente queremos decir que el motor transforma la energía eléctrica en movimiento, o sea los motores pueden mover muchas cosas desde ventiladores hasta aeroplanos, desde juguetes hasta aquello que quieras mover.¿Cómo funciona un motor eléctrico?Para entender cómo funciona un motor eléctrico,la clave es entender cómo funciona un imán.Un imán es la base de un motor eléctrico.Puede entender cómo funciona un motorsi se imagina el siguiente escenario.Digamos has creado un imán simple envolviendo 100 veces alambre alrededor de un tornillo y conectándolo a una batería.En tornillo se convertirá en un imány tendrá un polo norte y sur mientras la batería esté conectada.Ahora digamos que tomas el tornillo imán,colocas un eje en la mitad,y lo suspendes en la mitad de la herradura del imáncomo se muestra en la figura siguiente.Si fueras a atar una batería al imán de tal forma que el extremo norte del tornillo que se muestra,la ley básica del magnetismo le dirá que pasará:el polo norte del imán será repelido del extremo norte de la herradura del imán y atraída al extremo sur de la herradura del imán.El exremo sur del imán será repelido de forma similar.El tornillo se movería una media vueltay se colocaría en la posición mostrada.
Puedes ver que este movimiento de media-vuelta es simple
y obvio porque naturalmente los imanes se atraen
y repelen uno al otro.
La clave para un motor eléctrico es entonces ir al paso uno así que,
al momento en que ese movimiento de media vuelta se complete,
el campo del electroimán cambie.
El cambio hace que el electroimán haga otra media vuelta.
Cambias el campo magnético simplemente cambiando la dirección del flujo de electrones en el alambre (se logra esto moviendo la batería).
Si el campo del electroimán cambia justo en el momento de cada media vuelta, el motor eléctrico girará libremente.
Si deseas conocer un poco de historia no te puedes perder esta biografía de Faraday,
¿quién era él?,
pues era un fanático de los imanes, y además refelexionaba mucho sobre la relación entre los imanes y la electricidad.
Se considera a Michael Faraday el creador del generador eléctrico.
Y también es sumamente interesante conocer la vida de Joseph Henry, el auténtico creador del motor eléctrico.Inclusive el podría haber sido el padre del generador, pero nunca gustó de patentar sus ideas,el creía que la ciencia debía de estar al servicio de la Humanidad.¿Qué es un generador eléctrico?Recordemos que dijimos al principio que un motor eléctrico convierte la energía eléctrica en energía mecánica.Y un generador eléctrico realiza el proceso inverso,o sea convierte la energía mecánica en energía eléctrica.Su mismo nombre lo indica el generador genera energía eléctrica.Para finalizar los dejo con un video, es la explicación más didáctica que he podido encontrara al respecto.Un grupo de físicos de la Universidad de Augsburgo,en Alemania, ha diseñado un motor que está formado por sólo dos átomos ultra-fríos que se moverían atrapados dentro de un anillode luz láser.Aunque todavía este motor existe únicamente como idea,los científicos aseguran que hoy día ya se podría fabricar.Por otro lado, su funcionamiento ha sido demostrado mediante complejos cálculos. Físicos y otros científicos señalan el interésde la idea, aunque aún quedan grandes cuestiones por resolver,entre ellas, las de su aplicación práctica.
en las últimas décadas, científicos e ingenieros han trabajado para construir motores cada vez más pequeños.
Ahora, un equipo de físicos teóricos ha ideado una versión del clásico motor eléctrico giratorio… fabricada con tan sólo dos átomos.
este motor consistiría en un anillo de luz portador de dos átomos ultra-fríos.
Sus creadores aseguran que la máquina cuántica podría fabricarse
ya en la actualidad, incluso a pesar de que ni siquiera
ellos pueden explicar del todo su funcionamiento.
Átomos atrapados en luz
A escala macroscópica, un motor eléctrico rotatorio es una máquina
que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio
de interacciones electromagnéticas.
Estas máquinas se componen principalmente de dos partes:
un estator o parte fija, que da soporte mecánico, y un rotor.
han ideado el equivalente atómico o de mecánica cuántica
de un motor de este tipo.
Su máquina consistiría en una serie de puntos
de luz láser que formarían un círculo.
Estos puntos de luz láser atraparían en su interior
dos átomos ultra-fríos.
usando fotones (las partículas elementales de la luz)
es una técnica bien conocida, por ejemplo,
se basa en la frecuencia de una vibración atómica.
Sin embargo, hasta ahora nadie había imaginado
que este sistema pudiera ser utilizado también
para generar un trabajo mecánico.
Portador e iniciador
Los átomos ultra-fríos atrapados por la luz serían dos átomos distintos.
El primero de ellos, al que los físicos han bautizado como “portador”
perdería un electrón y, por tanto, quedaría cargado eléctricamente.
Es decir, sería “portador” de una corriente.
El segundo átomo, que sería neutro, por tanto, carecería de carga eléctrica serviría como “iniciador” o “arrancador” cuántico,
explican los físicos en un artículo aparecido
En un motor eléctrico convencional,
es la corriente eléctrica la que genera el movimiento de éste.
En el caso del motor atómico, los científicos planean aplicar al sistema compuesto por estos átomos y la luz láser un campo eléctrico
perpendicular al plano del anillo luminoso
para poner el motor “en marcha”.
Dicho campo eléctrico provocaría inicialmente
el movimiento del átomo “portador” pero,
como nos encontramos en el nivel cuántico de la materia,
éste no se movería siguiendo la trayectoria circular
que pudiera seguir, por ejemplo, una bola.
Al ser una partícula cuántica,
el movimiento del átomo “portador” debería ser considerado como una onda,
es decir, que su posición vendría descrita sólo por la probabilidad.
Empujón atómico
Pero para que el átomo “portador”
llegue a moverse se necesita no sólo este campo eléctrico,
sino también el átomo “iniciador”.
Según explicamos los físicos,
al aplicar el campo magnético al sistema,
incidirían sobre éste ondas de igual fuerza
que girarían alrededor del anillo en dos direcciones.
La simetría de dichas ondas en un sentido u otro,
provocaría que el movimiento global del átomo “portador”
fuera igual a cero o nulo.
Por eso es necesario el segundo átomo,
el “iniciador”, para que el “portador” se mueva.
Este átomo sería el que permitiese el movimiento.
Al no tener carga eléctrica alguna, provocaría una asimetría en las ondas energéticas, y funcionaría como un “empujón” para el “portador”.
Por último, para que el motor no sólo empiece
a moverse sino también siga girando,
el campo magnético aplicado debería oscilar según un patrón específico.
Esto que parece tan complicado funciona perfectamente
en los cálculos realizados por los físicos,
y todo a pesar de que incluso reconocemos no comprender completamente
el papel del átomo “iniciador” en el proceso descrito.
Interés y aplicaciones
Según Sergej Flach, un físico del Instituto Max Planck de Alemania,
teóricamente este desarrollo es muy interesante,
aunque experimentalmente aún queden grandes cuestiones
por resolver.
Para Roland Ketzmerick,
otro físico teórico de la Universidad Técnica de Dresden,
la idea del motor de dos átomos y luz está relacionada
con largas configuraciones a modo de cadena de luz
y átomos denominadas ratchets cuánticas.
Ketzmerick señala el gran atractivo del diseño.
¿Pero para qué podría servir un motor tan pequeño?
De momento para nada, publica Futura-Science.
Sin embargo,
su fabricación resulta de gran interés tanto en el plano teórico
como en el plano experimental.
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