la ferrita

INTERACCIÓN DEL MUNDO  ANÁLOGO  CON EL DIGITAL

Núcleos de ferrita con forma cilíndrica, abrochables, de anillo o toroidales

La ferrita es aquel material quebradizo como la porcelana, con propiedades electromagnéticas, que al usarlo como núcleo, aumenta alrededor de 1000 veces la inductancia de las bobinas, La ferrita ha  logrado un puesto notorio en el desarrollo tecnológico pasando de los núcleos de los transformadores de alta frecuencia de los radios AM y FM, al recubrimiento de los aviones anti-radares, transformadores giratorios de radares, a la vida cotidiana en todo cable o cordón que conduzca electricidad o que tenga una aplicación en electrónica para canalizar datos.

En la Naturaleza existen permanentes cambios en los que se refleja un re-acomodo continuo, como si buscaran una compensación de fuerzas o energías, cambios que a veces los percibimos como cambios súbitos, bruscos, de forma transitoria e interferente en todo ámbito por la compenetrabilidad y condición holística que envuelve nuestro mundo análogo. Tal situación no la admiten los dispositivos digitales, a un punto que si no le buscamos paliativos colapsará nuestro mundo artificial, y como no tenemos una plena conciencia de sus antecedentes y trascendencias o alcances de estos fenómenos físicos, los catalogamos como un enemigo a combatir.

Empezamos con la consabida estrategia de origen Aristotélico, se ataca en la fuente o en la causa del estrago, pero ante la magnificencia y complejidad de los fenómenos nos retraemos a buscarle  soluciones locales, relativas o puntuales, por ejemplo para el caso la inducción de campos electromagnéticos que se producen en las tormentas, en las que los rayos, generan altos voltajes instantáneos que “suman y restan fuerzas de forma rápida "en las fuentes de energía de los sistemas técnicos (o tecnofactos), ésta situación es el "talón de Aquiles" de los dispositivos semiconductores en que se basa la electrónica vigente, destruyendo, diodos, transistores y circuitos integrados de forma imprevista.

En ocasiones exponemos a la furia de las interferencias “ cuñas del mismo palo”, como diodos seleccionados para tal fin,varistores y hasta transformadores toroidales que en el  trayectos de los conductores eléctricos extendidos, donde se produce la famosa inducción electromagnética (descubierta por Michael Faraday) que genera voltajes furtivos, estos transformadores convierten dichas voltajes en corrientes que se contrarrestan o anulan de forma fantástica las interferencias, hasta ser amortiguadas o mermadas por cortapicos y capacitores (condensadores) a niveles de supuesta baja peligrosidad.

Así pues se ha hecho cotidiano ver en todo cordón o cable de datos, uno o dos nudos, anillos, cilíndricos o toroides de ferrita, como elemento representativo y significativo de la función de filtro o trampa anti transitorios.(algunos con la posibilidad de quitarse o ponerse a voluntad del usuario, para colocar en el cable de la licuadora, línea telefónica, contador de energía, soldador eléctrico, etc.)

También es de reconocer la importancia del polo a tierra que llevan las clavijas y toma-corrientes en los aparatos estáticos que van conectados a la red de corriente alterna.

Por otro aporte la ferrita tiene la ventaja de reducir el tamaño y peso de las fuentes de poder de los aparatos eléctricos y electrónicos, al actuar como fuentes de suicheo (conmutadas) de alto rendimiento y bajo costo, es por eso que la tenemos hasta en los cargadores de los celulares.

Nota: no debemos de olvidar que los aparatos que en su funcionamiento producen chispas eléctricas también generan interferencias dañinas, como soldadores, licuadoras, taladros, etc.)

 

Cilindro magnético saltarín

De forma mágica al presionar un botón un cilindro o anillo  de aluminio salta de un extremo a otro de una varilla de hierro.
Funcionamiento:

En cada extremo de una varilla de hierro curvada hay un electroimán que cuando lo energizamos mueve un cilindro de aluminio, que es rechazado y lanzado al otro extremo de la varilla. 

Materiales

Bobinas:
Cien gramos de alambre de cobre esmaltado calibre 22 AWG. que corresponden a 336 espiras(o vueltas de alambre esmaltado de cobre) para embobinar .La bobina sin núcleo mide 2,16 miliHenrios y 1,7Ω. El carreto usado es de 1,6 cm  de largo.

Para construir los carretos se requiere de cuatro cuadrados de madera de triplex de 0,4 cm de espesor de 5 x 5 cm de lado, con una perforación de 0,95 cm Ø en el centro, Los carretos de los electroimanes.

-Dos tubos de aluminio de 0,5 cm Ø interno de 2,4 cm de largo ranurados a lo largo, que forman parte del carreto cuadrado para los electroimanes,todo va pegado con cemento epóxico Sintesolda.

*Los tubos ranurados se pueden reemplazar por un material no metálico resistente, sin ranurar.
-Un transformador reductor de voltaje de 120 voltios a 18 voltios, de 18 "vatios" nominales. (el transformador usado realmente suministra 9 voltios debido a la carga de la bobina!).
Resistores:
Cuatro resistores de 1k Ω   a 1/2 vatio (R1,R2,R3 y R4)
(marón,negro, rojo, oro)
Dos resistores de 150  Ω  a 1/2 vatio (módulo serie x:R5,R6)
(marrón,verde, marrón,oro)
Capacitores:

Dos capacitores de 0,1 uf a 200 volts de poliester (módulo serie:x)

Semiconductores:

Dos triac de 8 amperios a 600 voltios
Dos leds de luz difusa, rojos.

Miscelánea:

Un disipador de calor para los triacs.

Una clavija o enchufe para 120 volts.

Un metro y medio de cable duplex calibre 18 AWG.

Dos pulsadores NA.(normalmente abierto)

-Una caja de madera contrachapada de 33,5 cm de largo, 11 cm de alto y 20 cm de ancho.

-Una varilla de hierro blando liso de 0,6 cm de Ø  y 54 cm de largo, que posteriormente se curvará a 20 cm de ancho y 20 cm de alto aproximadamente.
(por ella va ha circular el cilindro de aluminio cuando es rechazado por el campo magnético de los electroimanes)

-Un tubo de hierro rectangular de 31,5 Ø cm de largo de 2,5x1,5 cm, Con las perforaciones de 0,6 cm  a cada lado.Es la armadura usada para cerrar el circuito magnético.

-Un tubo de aluminio 0,5 cm Ø interno y 2 cm de largo que actúa como cilindro saltarín.

       

Nota: Debemos colocar una capa de cinta aislante en los extremos de la varilla de 1/4"Ø  curvada, en la parte que van las bobinas.

Una versión sencilla del cilindro saltarín

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Magnetismo: fenómeno físico inicialmente conocido en los imanes identificado por atraer o rechazar a distancia cuerpos o sustancias de características especiales, como las ferromagnéticas, paramagnéticas o diamagnéticas.

Cuando al hacer pasar electricidad por un hilo metálico, se crea una zona de influencia magnética en su alrededor(conocido como efecto motor).Un alambre puede compararse a vuelta o espira de alambre.

 Hans Cristian Oersted descubrió éste efecto motor.

Podemos hacer un electroimán enrollando en un perno 5 metros de alambre esmaltado calibre28 AWG, para formar una bobina de 65 espiras juntas y apiñadas y al pie de la cabeza del tornillo.

*Se recomienda, para que haya buen contacto eléctrico quemar y lijar las puntas del alambre esmaltado, también hay que evitar en lo posible que el alambre este añadido para que haya buen contacto eléctrico.

Es conveniente marcar con un punto el inicio del enrollamiento del alambre, para asociarlo con el sentido de la corriente y así determinar el polo norte del electroimán.

Factores que favorecen el magnetismo de una bobina

1. Al enrollar un material conductor como alambre esmaltado de cobre sobre un tubo plástico, cada vuelta o espira ( o turn) de alambre va sumando el campo magnético producido a las espiras siguientes, de modo que podemos decir que el campo magnético se intensifica N veces, según el número de espiras.
2.  Usando un tubo de mayor  diámetro (Ø) y enrollando  el mismo número de espiras, notamos que el campo magnético se intensifica.
3. Al  reducir la longitud del tubo, es decir juntar  más  las espiras, notamos que el campo magnético tiene otra causa para aumentar mucho  más .
4. Sí  rellenamos el interior del tubo, con un núcleo de "material especial", notamos que también que el magnetismos se hacer mayor.
5. Al hacer pasa  más corriente eléctrica por la bobina, el campo magnético se refuerza mucho más.

Las bobinas también se llaman inductancias y se miden en Henrios (L), Su magnitud  está determinada por los cuatro primeros factores mencionados anteriormente.(el último factor  se excluye inicialmente por ser extrínseco o ajeno a la naturaleza física misma de las bobinas).
Las bobinas al recibir electricidad crean un desfase entre "la causa y el efecto",( tension e intesidad) creando una situación de almacenamiento eléctrico.

Bobina del cilindro saltarín:

Nota: la bobina presentada aquí inicialmente lleva un cilindro de aluminio abierto longitudinalmente para que no actué como una espira en corto, sobre todo ante la corriente alterna sin perder su consistencia al esfuerzo físico.

Varias bobinas juntas se acoplan magnéticamente, y es cuando una juega un papel activo o de inicio de un proceso y la otra que cumple un papel pasivo o secundario, entonces a la bobina activa se le llama inductor y a las otras inducidos.

Al pasa electricidad por una bobina sus espiras se cohesionan, juntándose, haciendo  presente el efecto de magnetostriccción.

En el Vídeo anterior se ve alambre esmaltado de aluminio calibre 21, cerca de 60 espiras, moldeado en  cilindro de 2" Ø conectado a 12volts cc.

*El efecto de magnetoestricción también afecta el núcleo de las bobinas!.

*Además de producir la atracción entre las espiras por efecto del campo magnético también también sucede algo al interior del material de la bobina llamado magnetostricción.!

Glosario

Bobina: enrollamiento de alambre esmaltado o de litz con núcleo de aire.

Solenoide:bobina con núcleo móvil, que tienen liberta de entrar y salir.

Electroimán: bobina con núcleo fijo.
Efecto Generador: es la producción de electricidad por un conductor sometido a un campo magnético variable, o también que el campo magnético sea fijo y el conductor se mueva.

Al anterior fenómeno físico también se le conoce como Inducción Electromagnética.

En conclusión: Cuando un conductor eléctrico se somete a un campo magnético variable, se produce en él energía eléctrica.

El señor Michael Faraday descubrió este fenómeno físico.
Henrich Lenz observó que al aplicarle electricidad a una bobina, o en el momento de retirársela, se producía una chispa más intensa de lo normal. Después de muchas pruebas y asociando la chispa al alto voltaje y aplicando electricidad intermitente, concluyo que las bobinas se oponen a las variaciones de la electricidad al producir  una reacción produciendo un voltaje mayor al aplicado y en sentido contrario.Este fenómeno es conocido como autoinducción electromagnética.
La autoinducción se aprecia también al unir los extremos de una bobina sometida a un campo magnético variable, cuando hay interacción de campos magnéticos de igual polaridad, respondiendo la bobina con rechazo mecánico.