Aparatos para la enseñanza de las leyes físicas del siglo XIX

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

GANOT, ADOLPHE: Tratado elemental de Física

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

 

MÁQUINA MAGNETO-ELÉCTRICA DE CLARKE

COLECCIÓN

Electromagnetismo

FUNCIONAMIENTO

Aparato de Clarke. -M. Clarke construyó en Londres un aparato que produce todos los efectos de las corrientes de inducción magnética. Se compone de un haz imantado A (fig. 544), muy poderoso, encorvado en herradura y aplicado verticalmente según la longitud de una plancha de madera. Delante de este haz existe un electro-imán BB´, móvil alrededor de un eje horizontal. Sus carretes están formados sobre dos cilindros de hierro dulce unidos por un extremo por una placa V, del mismo metal, y en el otro por una segunda plancha de latón de igual forma. Estas dos placas se encuentran fijas en un eje de cobre que remata según una extremidad por un conmutador gi, y en la otra por una polea, a la cual se trasmite el movimiento por medio de una correa sin fin y de una gran rueda R movida por un manubrio.      Cada carrete consta de un alambre de cobre muy fino que da 1500 vueltas, y que está cubierto de seda. Un extremo del alambre del carrete B se retine, sobre el eje de rotación, con otro del de B´, y los otros dos extremos, rematan en un casquillo de cobre q, sujeto en el eje, pero aislado de él por una cubierta cilíndrica de marfil. Se procura que en los extremos reunidos tenga igual dirección la corriente inducida, lo cual se consigue arrollando los alambres en sentidos contrarios en los dos carretes.      Ahora bien, cuando gira el electro-imán, se imantan alternativamente sus dos ramas en sentido contrario por la influencia del imán i, y en cada alambre se produce una corriente inducida que cambia de dirección a cada semi-revolución. Para seguir la marcha de estas corrientes, es preciso recordar que los dos extremos del alambre que terminan en el casquillo q dan una corriente en igual sentido, sucediendo otro tanto con los que se reúnen en el eje. Pero como delante del casquillo q hay otro segundo o formado de dos piezas iguales, aislados entre sí, pero en comunicación el uno con q y el otro con el eje, resulta de esta disposición que, durante la rotación del electro-imán, cada mitad del casquillo o representa un polo que cambia de signo a cada semi-revolución. Desde las dos piezas o pasa la corriente a las láminas de latón b y c, fijas en las placas de cobre m y n; y, merced a esta disposición, posee constantemente el mismo sentido la corriente en cada lámina b y c. En efecto, la lámina c, por ejemplo, toca sucesivamente las dos piezas o, y por lo tanto, se pone sucesivamente en comunicación con el eje y con q, y, por lo tanto, con dos extremos de los alambres y en seguida con los otros dos. Pero, estando arrollados los alambres en sentidos contrarios, cuando el carrete B, ocupa el puesto de B, la corriente del casquillo q, lo mismo que el del eje, cambia de signo; y, por consiguiente, sucede otro tanto a cada mitad del casquillo o; y, como ahora la lámina c toca una mitad distinta de la que antes tocaba, es preciso que continúe cruzándola una corriente de igual sentido.      Sólo con las dos láminas b y c, no podrían reunirse las dos corrientes contrarias que parten de las dos piezas o: pero se consigue esto por medio de una tercera lámina a y de dos apéndices i, uno de los cuales es tan sólo visible en la figura. Estos dos apéndices se hallan aislados entre sí sobre un cilindro de marfil, pero comunican respectivamente con las piezas o. Siempre que a toca uno de dichos apéndices, está en comunicación con b y queda cerrada la corriente, pues pasa de b a a, y luego a c por la placa n. Al contrario, mientras la lámina a no toca uno de los apéndices, se halla interrumpida la corriente.      En el momento en que se interrumpe la corriente se puede obtener conmociones muy fuertes; y, al efecto, se fijan en n y en r dos largos alambres de cobre contorneados en hélice, y terminados por dos cilindros p y p´, que son los que se tienen en las manos. Entonces, cada vez que se interrumpe la corriente, se produce en el circuito que forman los alambres np, rp´, y por el cuerpo, una extra-corriente directa (716) que causa una violenta conmoción. Renuévase ésta a cada semi-revolución del electro-imán, aumentando su intensidad con la velocidad de rotación. Además los músculos se contraen con tal fuerza, que dejan de plegarse al deseo de la voluntad, siendo imposible dejar los cilindros o manecillas. Con un aparato bien construido y de gran dimensión, no es posible resistir las conmociones, y si alguien lo intenta, es derribado, rueda por el suelo, y muy en breve cede ante la magnitud de los dolores que le aquejan.      Con el aparato de Clarke se obtienen de las corrientes de inducción todos los efectos de las voltaicas. La figura 545 indica de qué manera se dispone el experimento para la descomposición del agua. En este caso se suprime la lámina a, encontrándose cerrada la corriente por el líquido en que entran los dos alambres que representan los electrodos.      Para los efectos fisiológicos y químicos, el alambre arrollado en los carretes es fino y de una longitud en cada uno de ellos de 500 a 600 metros. Para los efectos físicos, al contrario, el alambre es grueso y cuenta de 25 a 30 metros en cada carrete. Las figuras 546 y 547 revelan la forma que se da a los carretes y al conmutador. La primera representa la inflamación del éter, y la segunda la incandescencia de un alambre o, por el cual pasa, siempre en el mismo sentido, la corriente que va de a a c.      Antes que Clarke, Pixii, hijo, había construido en París un aparato del mismo género, diferenciándose tan sólo en que el haz magnético era móvil y el electro-imán fijo.

Máquina magneto-eléctrica. -El principio que sirve de base al aparato de Clarke, en estos últimos años se ha aplicado a las máquinas magneto-eléctricas, con cuya denominación se distinguen unos aparatos, merced a los cuales se trasforma un trabajo mecánico en corrientes eléctricas de extrema energía, por medio de la acción inductriz de los imanes sobre carretes en movimiento.  

DISTINTAS APLICACIONES DE LAS MÁQUINAS MAGNETO-ELECTRICAS

Galvanómetro: Son aparatos que miden la intensidad de la corriente. Constan de dos órganos: un circuito arrollado y recorrido por la corriente, y un imán. Uno de esos dos órganos es móvil. El galvanómetro de lord Kelvin es muy sensible. Una manera de expresar la sensibilidad es indicando el valor mínimo de la intensidad de la corriente que hace desplazar el reflejo luminoso que da el espejo en 1 mm. en la escala en que se recibe ese reflejo, escala que se supone colocada a 1 metro del espejo.

Electrodinamómetro: en el campo constante producido en el interior de una larga bobina de eje horizontal, se dispone un solenoide pequeño de eje vertical, fijo en uno de los extremos de un astil de balanza. Cuando los solenoides son atravesados por corrientes, el solenoide móvil tiende a colocarse paralelamente al solenoide fijo y de manera que la corriente le atraviesa en el mismo sentido. Se produce, pues, una acción sobre el astil de balanza, acción que puede equilibrarse colocando pesas p en el plato. Sabido es que el campo interior de la bobina fija es: H=0,1·4·3,1415·n1·I o 1,25·n1·I, siendo n1 el nº de espiras por cm. Se demuestra por otra parte que el momento del imán correspondiente a un solenoide que comprenda n espiras y recorrido por una corriente de intensidad I' es: M=0,1·n·S·I', siendo S el área de una espira de una bobina. El par a que se encuentra sometido la bobina  móvil en el campo de la bobina fija es: C=M·H=0,04·3,14·n1·n·S·I·I'=k·I·I'. Si recorre la misma corriente ambas bobinas, I=I' y el par C es proporcional al cuadrado de la intensidad: C=k·I·I. Por lo demás, equilibra este par la acción de la pesa p que actúa al extremo del brazo l; es igual a p·g dinas·l cm=p·g·l ergios, expresando p en gramos. k·I·I=p·g·l. Puede determinarse la intensidad I, si se conoce las dimensiones del aparato y el peso que equilibra la acción mutua de los solenoides. Este aparato permite determinar en valor absoluto la intensidad de una corriente. También permite graduar amperímetros.

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.

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

GANOT, ADOLPHE: Tratado elemental de física experimental y aplicada y de meteorología. 2º edición. París 1871.

 

Página inicio