Aparatos para la enseñanza de las leyes físicas del siglo XIX

FELIU Y PÉREZ, BARTOLOMÉ: Curso elemental de Física experimental  y nociones de Química Inorgánica.

Laboratorio del I.E.S. Ibáñez Martín. Lorca

 

CARRETE DE RUHMKORFF

COLECCIÓN

Electromagnetismo

FUNCIONAMIENTO

    M. Ruhmkorff ha construido por vez primera, en 1851, carretes de dos alambres, de dimensiones muy considerables, por medio de las cuales se consigue que produzcan las corrientes de inducción, aun con un solo par de Bunsen; efectos físicos, químicos y fisiológicos equivalentes y hasta superiores a los de las máquinas eléctricas más enérgicas.

     El aparato de M. Ruhmkorff se compone de un gran carrete B (figura 553), situado verticalmente sobre un platillo de vidrio grueso que le aísla. Este carrete, que tiene unos 30 centímetros de altura, se compone de dos alambres, uno grueso, de dos milímetros de diámetro, que da trescientas vueltas, y otro fino de sólo un tercio de milímetro de diámetro, arrollado sobre el primero y de 8 a 10 kilómetros de longitud, constituyendo unas diez mil vueltas. Estos alambres, no sólo se hallan cubiertos de seda, sino que cada espira está aislada de la siguiente por una capa de barniz de goma laca. El alambre grueso es el inductor, y la corriente que lo recorre es simplemente la de uno o de dos pares de Bunsen. Comunicando el polo positivo de la pila con el alambre PH, va la corriente por un conductor C a un conmutador G; desde cuyo punto baja por una pieza metálica g, y sigue por una laca de cobre F que le conduce a una de las extremidades v del alambre grueso del carrete. El otro extremo termina en i en uno de los pies de cobre que sostienen el platillo de vidrio, y la corriente, al salir del carrete, se dirige a una segunda placa c, desde la cual sube por una columna de hierro uA, en donde alcanza un martillo oscilante a (figura 554) que unas veces se halla en contacto con un conductor n, alejándose en otras del mismo. Cuando se efectúa el contacto, sigue la corriente los conductores n y E (fig. 553) conforme lo indican las flechas, sube por el conductor G y vuelve a la pila por el conductor d y el alambre Q.

     El movimiento de vaivén del martillo a proviene de un cilindro de hierro dulce ro, situado en el eje del carrete. Cuando la corriente de la pila recorre el alambre grueso, se imanta el hierro (699) y atrae de abajo hacia arriba al martillo a, que es también de hierro. Interrumpida entonces la corriente, puesto que no puede pasar por la pieza n, pierde el cilindro or su imantación y vuelve a caer el martillo a. En este momento principia de nuevo la corriente, vuelve a levantarse la pieza a, y así sucesivamente. A medida que pasa de esta suerte la corriente de la pila de una manera intermitente, por el alambre grueso del carrete, se produce en el alambre fino, a cada interrupción, una corriente de inducción sucesivamente directa e inversa. Completamente aislado este último alambre, adquiere la corriente inducida una tensión tan considerable, que puede producir efectos muy intensos. M. Fizeau ha aumentado todavía esta intensidad, interponiendo un condensador en el circuito inductor. Este condensador, tal cual lo ha construido M. Ruhmkorff, consta de dos láminas de estaño, pegadas sobre las dos caras de una tira de tafetán engomado, de unos cuatro metros de longitud aproximadamente, y replegadas entre otras dos del mismo tafetán, de modo que se puedan introducir en el interior de la tablita que sirve de sostén al aparato. Las armaduras del condensador comunican con dos botones X, fijos en la tablita, para recoger la extra-corriente (716) a cada interrupción de la corriente inductora.

     Además del modelo que acabamos de describir, construye actualmente M. Ruhmkorff carretes de mayores dimensiones, que alcanzan hasta 22 centímetros de diámetro y 45 de longitud. El alambre grueso cuyo diámetro es de dos milímetros y medio, se enrolla dos veces, según toda la longitud del carrete, y en seguida lo efectúa el alambre delgado que cuenta un diámetro de un quinto de milímetro, siendo su longitud de 15000 metros. Este último se aísla con sumo cuidado por medio de cintas de seda y de goma laca, porque del aislamiento completo depende particularmente la potencia del carrete.

FUNDAMENTO MATEMÁTICO

Teorema de Gauss eléctrico: §s E·dS=qint        Teorema de Gauss magnético: §s B·dS=0

El origen de los campos eléctricos son las cargas. No pueden existir monopolos magnéticos

Ley de Faraday-Henry-Lenz:  §l E·dl=-d/dt§s B·dS    Un flujo magnético genera un campo eléctrico.

Ley de Ampere-Maxwell: §s B·dl=μIint+με(d/dt)§s E·dS   Un flujo eléctrico variable genera un campo eléctrico        

APPLET

Autoinducción. Circuito R-L (c) Angel Franco. UPV. www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/autoinduccion.htm

APLICACIONES

Se ha utilizado para producir descargas eléctricas en los gases rarificados: tubos de Geissler, tubos de Plücker (empleados en espectroscopia para la producción de los espectros de los gases) o tubos de Crookes y de Roentgen (producción de rayos catódicos y rayos X), son mantenidos en actividad muy fácil y regularmente mediante el empleo de un carrete de inducción.

Se ha utilizado en electroterapia para la electrización farádica.

En química, se ha empleado para accionar los eudiómetros, los ozonizadores y los dispositivos que provocan reacciones por medio de una serie de descargas eléctricas (formación de AzO3, de ácido cianhídrico; disociación de AzH3, etc.).

En telegrafía, en los aparatos emisores de ondas eléctricas.

La radio. Ondas herzianas. Hertz profesor de la Universidad de Bonn (1857-1894) llevó a la práctica la teoría de  Maxwell. El desafío para Hertz consistió en inventar el transmisor y el receptor. El emisor estaba constituido por un carrete de Ruhmkorff de grandes dimensiones al que adapto una especie de antena dipolo. El receptor, muy poco sensible, consistía en un anillo abierto, entre cuyas puntas podían saltar chispas. Hertz estudió las propiedades de las ondas electromagnéticas, demostró su naturaleza ondulatoria y determino su longitud, llegando a trabajar con ondas centimétricas. Comprobó que la frecuencia de la onda era alrededor de 3·107. La longitud de onda era de unos 10 m. La velocidad de la onda V=f·λ

BIBLIOGRAFÍA

DELGADO, Mª ÁNGELES, LÓPEZ, J. DAMIÁN Y OTROS: La recuperación del material científico de los gabinetes y laboratorios de Física y de Química de los institutos y su aplicación a la práctica docente en secundaria, en XXI Encuentros de Didáctica de las Ciencias Experimentales. Servicio editorial UPV, 2004, pp.361-380.

FELIU Y PÉREZ, BARTOLOMÉ: Curso elemental de Física experimental y aplicada y nociones de Química Inorgánica. Sexta edición. Imprenta de Jaime Jepus, Barcelona, 1886.

GANOT, ADOLPHE: Tratado elemental de física experimental y aplicada. Segunda edición. Imprenta de Simon Bacon y Comp. París 1871.

 

TURPAIN, ALBERTO: Tratado teórico-práctico de física. Casa editorial Araluce. Barcelona 1931.

 

(C) Angel Franco García. Universidad del País Vasco (España) www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/autoinduccion.htm

 

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