Después de nuestro anterior experimento sobre magnetismo, donde descubrimos el polo norte y sur de los imanes y las fuerzas que aparecían de atracción y repulsión, profundizaremos en el magnetismo experimentando con una de las muchas aplicaciones que tienen los imanes: la levitación magnética.
Y… ¿cómo vamos a hacer que entiendan que es la levitación magnética?
Realizaremos un sencillo experimento sobre este tipo de aplicación y después lo extrapolaremos con un sistema real que se basa en el fenómeno de la levitación.
¿Qué necesitamos para hacer el experimento sobre levitación magnética?
- Una varilla.
- Imanes circulares en forma de anillo.
- Plastilina.
- Regla.
¿Cómo se experimenta con el magnetismo y cómo lo explicamos?
Para preparar el experimento, cogeremos una bola de plastilina y la pegaremos en una base rígida, como una mesa. Posteriormente, engancharemos la varilla en la plastilina, de manera vertical. Finalmente, en la base colocaremos uno de los imanes anulares.
Ahora introduciremos otro imán por la varilla. Teniendo en cuenta que no sabemos la polaridad de los imanes, probaremos suerte y… ¡A ver qué pasa!.
- Si observamos que rápidamente el imán que hemos introducido se ha dirigido hacia la base, enganchándose así al imán estático, han aparecido las fuerzas magnéticas de atracción entre los dos imanes.
- En cambio, si el imán se ha quedado suspendido en el aire unos dos centímetros por encima del imán de la base, han aparecido las fuerzas magnéticas de repulsión.
El segundo fenómeno es el que en este experimento estudiaremos: al encararse los mismos polos (norte o sur) de ambos imanes, el imán superior queda suspendido por encima del otro. A este fenómeno se le conoce como levitación magnética.
En caso de que experimentemos el primer fenómeno (atracción), simplemente separaremos el imán superior y lo volveremos a introducir en la varilla, dándole la vuelta.
¿Tiene algo que ver el peso o la fuerza magnética del imán para que el imán levite a una altura u otra?
Antes hemos observado que el imán utilizado se elevaba por encima del de la base unos dos centímetros. Ahora probaremos con otros imanes diferentes:
- un imán más grande, pero de igual fuerza magnética que el primero,
- y otro imán más pequeño, pero de fuerza magnética superior.
Observaremos si la distancia de levitación en el aire cambia respecto los diferentes imanes:
- Con el imán más grande la distancia de levitación no varía demasiado: disminuye un poco respecto a los dos centímetros obtenidos con el primer imán.
- Pero al introducir el segundo imán de neodimio, considerablemente más pequeño y con más fuerza magnética que el primero, vemos que la distancia de levitación se dobla.
¿Por qué cambia la distancia de levitación?
Tanto la fuerza como el peso del imán tienen mucho que ver en la distancia de levitación:
- Si los imanes son fuertes, sus fuerzas de atracción y repulsión será también más altas.
- La fuerza de gravedad también interviene, ya que todos los objetos se sienten atraídos por la Tierra por el hecho de tener una masa. Así, a más masa, más peso: más fuerte será su atracción hacia el imán situado en la mesa.
Aplicaciones de la levitación magnética
Un caso real que se puede explicar en el aula, como cierre del experimento, es el tren de levitación magnética. Este tren viaja levitando encima de unos raíles que actúan como imanes.
Para conseguirlo, los raíles ejercen fuerzas magnéticas muy potentes, para poder mantener suspendido todo el tren, ya que este pesará varias toneladas. Para ello, los raíles se basan en la inducción electromagnética: al pasar corriente por el sistema de raíles, estos generan una fuerza magnética, actuando como un imán.