[0:06]Sabes qué tienen en común la fuerza de Lorentz, la regla de la mano izquierda y la segunda ley de la Plaz? Pues que gracias a la existencia de estos principios, Elon Musk ganó millones de dólares. ¿Por qué? Porque son algunos de los principios físicos fundamentales por los que funciona un motor eléctrico, como por ejemplo, el motor de este coche, un Tesla modelo S, uno de los coches eléctricos más valorados del mercado. Vamos a ver en qué consisten estos principios. Imagina que tenemos un campo magnético creado por dos imanes. Dentro de este campo magnético colocamos un cable conductor por el que circula una corriente eléctrica. En este caso, aparecerá una fuerza que empuja el cable fuera del campo magnético. A esta fuerza le llamamos fuerza de Lorentz. Pero, ¿cuál es la dirección y el sentido de esta fuerza? Para responder a esta pregunta, recurrimos a la regla de la mano izquierda. Apunta con el dedo índice de tu mano izquierda en la dirección del campo magnético. En este ejemplo, son las flechas que van de abajo hacia arriba. Luego coloca el dedo corazón a 90 grados con el índice, de tal forma que apunten la dirección de la corriente eléctrica. Es la flecha naranja que va de izquierda a derecha. Por último, pon el pulgar en la posición que aparece en el dibujo y verás que coincide con la flecha roja, la cual indica dirección y sentido de la fuerza. La mayoría de los coches eléctricos utilizan un motor de inducción de corriente alterna. El funcionamiento de estos motores es un poco más complicado que el de los motores de corriente continua. Nosotros, en este vídeo, vamos a utilizar los principios físicos que acabamos de ver para explicar el funcionamiento del motor construido en el vídeo anterior. Suponemos que los imanes permanentes generan un campo magnético en la dirección de la flecha azul, mientras que la corriente eléctrica en las semiespiras de la parte derecha circula en la dirección de la flecha verde. Con un poco de paciencia aplica la regla de la mano izquierda, esto es, apunta con el dedo índice en la dirección de la flecha azul y con el dedo corazón a 90 grados, apunta la dirección de la flecha verde. Si lo haces bien, verás que existe una fuerza que impulsa a esta mitad de la bobina hacia abajo. En las semiespiras de la izquierda, la corriente circula en sentido contrario, pero el campo magnético no varía. En este caso, te será más fácil aplicar la regla de la mano izquierda, como ya sabes, dedo índice en la dirección del campo magnético y dedo corazón en la dirección de la corriente eléctrica. Comprueba que, en esta mitad de la bobina, la fuerza que se genera la impulsa hacia arriba. En resumen, en la parte izquierda de la bobina, aparece una fuerza hacia arriba y en la parte derecha una fuerza hacia abajo. Este par de fuerzas hace girar la bobina en el sentido de las agujas del reloj. Fíjate en el vídeo. Cada vez que la bobina gira 180 grados, la delga que antes estaba a la derecha, ahora se alimenta desde la escobilla izquierda y viceversa. Esto provoca que la corriente eléctrica cambie su sentido de circulación y por lo tanto, que la fuerza de Lorentz al lado derecho sea siempre hacia arriba y en el lado izquierdo siempre hacia abajo. De esta forma el rotor gira de forma continua.
[3:09]La fuerza de Lorentz es aquella que impulsa a un conductor fuera de un campo magnético, siempre que por el conductor circule una corriente. La regla de la mano izquierda nos indica la dirección y el sentido de esta fuerza. Ahora ya sabes qué es la fuerza de Lorentz y cómo puedes determinar su dirección y sentido aplicando la regla de la mano izquierda. También sabes cómo aprovechan esta fuerza los motores, pero, ¿cuál es el valor de esa fuerza de Lorentz? Para ello, recurrimos a la segunda ley de la Plaz. Esta es una versión simplificada de dicha ley y vemos que la fuerza es igual a la multiplicación de la intensidad de corriente que circula por la bobina, el valor del campo magnético y la longitud del conductor que se sitúa dentro de ese campo magnético.
[3:49]Primero, comprobamos el efecto del campo magnético. Para ello, voy a acercar dos nuevos imanes a la bobina. Para que esto funcione, los nuevos imanes que tengo en mi mano izquierda tienen que tener la misma polaridad que los imanes izquierdos del motor, es decir, entre ellos se repelen y lo mismo ocurre con los que coloco a la derecha. Ahora voy a aumentar la intensidad de corriente. Para ello, aumente el voltaje de la fuente de alimentación y por la ley de Ohm, la intensidad también aumentará, puesto que la resistencia de la bobina permanece constante.
[4:31]Por último, voy a dejar invariable el campo magnético y la intensidad de corriente y voy a modificar simplemente la longitud del conductor. Para ello, previamente he construido un segundo rotor con 10 metros de hilo de cobre y lo sustituyo por el rotor inicial que tan solo tenía 6 metros. Al aumentar la longitud del conductor, la velocidad de giro aumenta.
