Tren de levitación magnética.

Un tren de levitación magnética, o maglev, es un tren suspendido en el aire por encima de una vía, siendo propulsado hacia adelante por medio de las fuerzas repulsivas y atractivas del magnetismo.Este método tiene el potencial de ser rápido y tranquilo en comparación con otros sistemas de transporte masivos con ruedas. Tiene un potencial de velocidad como los turbohélice y las aeronave jet(900 km/h). El record de velocidad lo tiene Japon y es de 581 km/h registrado en el 2003.

La ausencia de contacto físico entre el carril y el tren hace que la única fricción sea la del aire. Por consiguiente, los trenes maglev pueden viajar a muy altas velocidades con un consumo de energía razonable y a un bajo nivel de ruido (una ventaja sobre el sistema competidor llamado aerotrén) , pudiéndose llegar a alcanzar 650 km/h, aunque el máximo testeado en este tren es de 584 km/h. Estas altas velocidades hacen que los maglev se conviertan en competidores directos del transporte aéreo.

Como inconveniente, destaca el alto coste de las líneas, lo que ha limitado su uso comercial.

Este alto coste viene derivado de varios factores importantes: el primero y principal es el altísimo coste de la infraestructura necesaria para la vía y el sistema eléctrico, y otro no menos relevante es el alto consumo energético.

Debido a que en la fuerza eléctromagnetica el principal factor de diseño, y del consumo también, es el peso del tren, esta tecnología no es aplicable hoy al transporte de mercancías, lo cual limita enormemente el uso de la infraestructura.

El desarrollo práctico del sistema maglev se produciría al abaratarse los costos de producción eléctrica mediante usinas basadas en la fusión nuclear controlada.

La única línea en funcionamiento a fecha de mayo de 2008 es la que une Shanghái con su aeropuerto, tardando tan sólo 7 minutos 20 segundos en recorrer los 30 km a una velocidad máxima de 431 km/h y una media de 250 km/h. Otros recorridos están en estudio, principalmente en China y Japón; en Alemania se ha desechado de momento la construcción de líneas maglev para pasajeros debido a su oneroso costo de construcción y mantenimiento.

El 28 de diciembre de 2006, profesores de la Universidad de los Andes, de Mérida – Venezuela, presentaron al Presidente Hugo Chávez un proyecto de Tren Electromagnético, denominado TELMAGV que interconectaría la ciudad de Caracas con el estado Vargas, específicamente con el puerto de La Guaira, donde se ubica el Aeropuerto Internacional Simón Bolívar, de Maiquetía, principal terminal aéreo de Venezuela. El proyecto venezolano ha sido acogido con beneplácito, y se espera el anuncio de su ejecución, al cual ya las Fuerzas Armadas dieron el visto bueno.

El 26 de abril de 2007, el diputado Manuel Villalba presentó formalmente el proyecto TELMAGV a la Asamblea Nacional de Venezuela.

El 4 de junio de 2007, en los medios de comunicación españoles se publicó que la Comunidad de Madrid pretende realizar un par de líneas de tren de levitación magnética, conocidas como tren bala, que unan el aeropuerto de Barajas con la zona de Campamento, al oeste de la ciudad, así como otra línea que recorra el corredor del Henares, desde Alcalá hasta Chamartín en pocos minutos.

Un Circuito con limones.

Seguimos con los experimentos, ahora le toca a este curioso trabajo. Como se aprecia en el video intervienen por un lado el cobre conectado al limón, y en el otro polo se encuentra el zinc, esto produce una REDOX, es decir, una reacción de reducción oxidación, de modo que genera una carga de electrones, que pasamos a través de los cables conseguimos que lleguen al LED y este se ilumine como bien se puede ver en el experimento.

Experimento Electroestática.

Hemos realizado un sencillo pero interesante experimento acerca de la electroestática, compramos un globo y lo inflamos de aire, a continuación empezamos a frotar este contra una toalla por ejemplo, al producirse una fricción entre ambos elementos el globo se carga electroestáticamente y conseguimos el efecto que se aprecia en el video. Esto es debido a que mediante la fricción se produce un cambio de protones y electrones entre los dos cuerpos de modo que se crea un campo electroestático alrededor de la superficie de fricción y como veis se consigue ese efecto con la sal y la pimienta. Otras maneras de conseguir este efecto podrían ser con un bolígrafo y trozos de papel.

Electroestática

Cuando hablamos de electrostática nos referimos a los fenómenos que ocurren debido a una propiedad intrínseca y discreta de la materia, la carga, cuando es estacionaria o no depende del tiempo. La unidad de carga elemental, es decir, la más pequeña observable, es la carga que tiene el electrón.Se dice que un cuerpo esta cargado eléctricamente cuando tiene exceso o falta de electrones en sus átomos que lo componen. Por definición la carencia de electrones se la denomina carga positiva y al exceso carga negativa.La relación entre los dos tipos de carga es de atracción cuando son diferentes y de repulsión cuando son iguales.

La carga elemental es una unidad muy pequeña para cálculos prácticos, es por eso que en el sistema internacional a la unidad de carga eléctrica, el culombio, se lo define como la cantidad de carga de 6,25 x 10¹⁸ electrones. El movimiento de electrones por un conductor se denomina corriente eléctrica y la cantidad de carga eléctrica que pasa por unidad de tiempo se la define como intensidad de corriente. Se pueden introducir más conceptos como el de diferencia de potencial o el de resistencia, que nos conduciría ineludiblemente al área de circuitos eléctricos, y todo eso se puede ver con mas detalle en el artículo principal.

El nombre de la unidad de carga se debe a Coulomb quien en 1785 llegó a una relación matemática entre cargas, que ahora se la conoce como ley de coulomb:

entre dos tipos de cargas y existe una fuerza de atracción o repulsión que varía de acuerdo al cuadrado de la distancia entre ellas y de dirección radial ; y es una constante conocida como permitividad eléctrica.

Las cargas elementales al no encontrarse solas se las debe tratar como una distribución de ellas. Es por eso que debe implementarse el concepto de campo, definido como una región del espacio donde existe una magnitud escalar o vectorial dependiente o independiente del tiempo. Así el campo eléctrico está definido como la región del espacio donde actúan las fuerzas eléctricas. Su intensidad se define como el límite al que tiende la fuerza de una distribución de carga sobre una carga positiva que tiende a cero, así:

Y así finalmente llegamos a la expresión matemática que define el campo eléctrico:

Es importante conocer el alcance de este concepto de campo eléctrico, éste nos brinda la oportunidad de conocer cuál es su intensidad y qué ocurre con una carga en cualquier parte de dicho campo sin importar el desconocimiento de qué lo provoca.

Una forma de obtener qué cantidad de fuerza eléctrica pasa por cierto punto o superficie del campo eléctrico es que se ideó el concepto de flujo eléctrico. Este flujo eléctrico Φ se define como la suma de la cantidad de campo que atraviesa un área determinada, así:

El matemático y físico, Carl Friedrich Gauss, demostró que la cantidad de flujo eléctrico en un campo es igual al cociente de la carga encerrada por la superficie en la que se calcula el flujo, , y la permitividad eléctrica,. Esta relación se conoce como ley de Gauss:

Electromagnetismo

El electromagnetismo es una rama de la Física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticosMichael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell. La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferencialesvectoriales que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales (corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización magnética), conocidas como ecuaciones de Maxwell. en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por

El electromagnetismo es una teoría de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales dependientes de la posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas. Por ser una teoría macroscópica, es decir, aplicable sólo a un número muy grande de partículas y a distancias grandes respecto de las dimensiones de éstas, el Electromagnetismo no describe los fenómenos atómicos y moleculares, para los que es necesario usar la Mecánica Cuántica.

James Clerk Maxwell

Maxwell, que desde un principio mostró una gran facilidad para las disciplinas científicas, inició sus estudios universitarios a la edad de 13 años, con 15 años redactó un importante trabajo de mecánica. A los 25 fue nombrado catedrático en Aberdeen, después en Londres y, en 1871, de un instituto especialmente construido para él en Cambridge. Además de su actividad profesional, Maxwell se dedicó a la realización de estudios de carácter privado en sus posesiones de Escocia. Es el creador de la moderna electrodinámica y el fundador de la teoria cinética de los gases. Descubrió las ecuaciones llamadas ´´ecuaciones de Maxwell´´, y que se definen como las relaciones fundamentales entre las perturbaciones eléctricas y magnéticas, que simultáneamente permiten describir la propagación de las ondas electromagnéticas que, de acuerdo con su teoría, tienen el mismo carácter que las ondas luminosas. Más tarde Heinrich Hertz lograría demostrar experimentalmente la veracidad de las tesis expuestas por Maxwell. Sus teorías constituyeron el primer intento de unificar dos campos de la física que, antes de sus trabajos, se consideraban completamente independientes: la electricidad y el magnetismo (conocidos como electromagnetismo). En el año 1859 Maxwell formuló la expresión termodinámica que establece la relación entre la temperatura de un gas y la energía cinética de sus moléculas.

Algo más tarde, Maxwell publicó dos artículos, clásicos dentro del estudio del electromagnetismo. Las relaciones de igualdad entre las distintas derivadas parciales de las funciones correspondientes a los campos eléctrico y magnético, denominadas ecuaciones de Maxwell, están presentes de ordinario en cualquier libro de texto de la especialidad. Sus aportes a la teoría electromagnética lo sitúan entre los grandes científicos de la historia.

En el prefacio de su obra Treatise on Electricity and Magnetism (1873) declaró que su principal tarea consistía en justificar matemáticamente conceptos físicos descritos hasta ese momento de forma únicamente cualitativa, como las leyes de la inducción electromagnética y de los campos de fuerza, enunciadas por Michael Faraday. Con este objeto, Maxwell introdujo el concepto de onda electromagnética, que permite una descripción matemática adecuada de la interacción entre electricidad y magnetismo mediante sus célebres ecuaciones que describen y cuantifican los campos de fuerzas. Su teoría sugirió la posibilidad de generar ondas electromagnéticas en el laboratorio, hecho que corroboró Heinrich Hertz en 1887, ocho años después de la muerte de Maxwell, y que posteriormente supuso el inicio de la era de la comunicación rápida a distancia.

Michael faraday

Realizó contribuciones en el campo de la electricidad. En 1821, después de que el químico danés Oerstedelectromagnetismo, Faraday construyó dos aparatos para producir lo que el llamó descubriera el rotación electromagnética, en realidad, un motor eléctrico. Diez años más tarde, en 1831, comenzó sus más famosos experimentos con los que descubrió la inducción electromagnética, experimentos que aún son la base de la moderna tecnología electromagnética.

Trabajando con la electricidad estática, demostró que la carga eléctrica se acumula en la superficie exterior del conductor eléctrico cargado, con independencia de lo que pudiera haber en su interior. Este efecto se emplea en el dispositivo denominado jaula de Faraday.

En reconocimiento a sus importantes contribuciones, la unidad de capacidad eléctrica se denomina faradio.

Bajo la dirección de Davy realizó sus primeras investigaciones en el campo de la química. Un estudio sobre el cloro le llevó al descubrimiento de dos nuevos cloruros de carbono. También descubrió el benceno; investigó nuevas variedades de vidrio óptico y llevó a cabo con éxito una serie de experimentos de licuefacción de gases comunes.

Faraday entró en la Real Sociedad de Londres en 1824 y al año siguiente fue nombrado director del laboratorio de la Institución Real. En 1833 sucedió a Davy como profesor de química en esta Institución. Dos años más tarde le fue concedida una pensión vitalicia de 300 libras anuales.

En 1858 se le proporcionó una de las Casas de Gracia y Favor, de la reina Victoria, dónde murió nueve años más tarde, el 25 de agosto de 1867. Tiene una placa de homenaje en la Abadía de Westminster, cerca de la tumba de Isaac Newton, ya que rechazó ser enterrado allí, y está enterrado en la zona sandemania del Cementerio de Highgate, Londres, Inglaterra; ya que era ferviente miembro de la comunidad sandemania.

De una obra de Isaac Watts titulada The Improvement of the Mind -La mejora de la mente-, leída a sus catorce años, Michael Faraday adquirió estos seis constantes principios de su disciplina científica:

– Llevar siempre consigo un pequeño bloc con el fin de tomar notas en cualquier momento.

– Mantener abundante correspondencia.

– Tener colaboradores con el fin de intercambiar ideas.

– Evitar las controversias.Verificar todo lo que le decían.

– No generalizar precipitadamente, hablar y escribir de la forma más precisa posible.

Electroimanes circulares.

– Carcaza construida en acero colado de alta permeabilidad magnética.

– El alojamiento de la bobina y el asiento de la placa de Manganeso son mecanizados.

– Bobina construida en fleje de cobre o aluminio con tensión controlada y aislación clase C.

– Prueba de estanqueidad previo encapsulado.

– Placa de desgaste de acero al Manganeso 12-14 % con tratamiento térmico de austenización.

–Chicotes de salida de cable extraflexible protegidos con manguera de goma resistente y provisto de conectores de cierre rápido.

Ventajas:

– Economía de costos al reducir mano de obra.
– Aumento de producción.
– Seguridad en el manipuleo de las piezas.
– Manejo rápido de las cargas.
– Accionamiento sencillo.
– Gran versatilidad, que los hace adaptables a todo uso y lugar.
– Alimentación desde fuentes trifásicas de C.C., motogeneradores o dínamos.
– Trabajo continuo hasta jornadas de 24 horas.
– Mínimo mantenimiento.
– Larga vida útil.

Efecto Edison

El fenómeno fue inicialmente reportado en 1873 por Frederick Guthrie en Bretaña. Mientras realizaba experimentos con objetos cargados, el Profesor Bernd Schuster descubrió que calentando al rojo vivo una esfera de hierro con carga negativa ésta perdía su carga (desprendiendo iones al vacío). También observó que esto no ocurría si la esfera estaba cargada positivamente. Otras investigaciones al respecto incluyeron a Hittorf (1869-1883), Goldstein (1885) y Elster and Geitel (1882-1889).

El efecto fue redescubierto por Thomas Edison el 13 de febrero de 1880, mientras trataba de descubrir la razón por la cual se rompían los filamentos y por qué se oscurecía el cristal (la bombilla se ahumaba cerca de uno de los terminales del filamento) de sus lámparas incandescentes.

Edison construyó muchas bombillas experimentales, algunas con un filamento adicional y una con una lámina metálica dentro de la lámpara, eléctricamente aislada del filamento. Edison conectó el electrodo adicional al filamento de la lámpara a través de un galvanómetro. Cuando la lámina tenía una carga negativa superior a la del filamento, no fluía corriente entre el filamento y la misma porque al estar frío emitía muy pocos electrones. Sin embargo, cuando cargó la lámina positivamente, la mayoría de electrones emitidos desde el filamento caliente fueron atraídos hacia ella causando un flujo de corriente estable. Esta forma de fluido eléctrico en un solo sentido fue llamada entonces el efecto Edison (aunque el término se usa en ocasiones para referirse a la emisión termoiónica específicamente).

En este experimento, Edison descubrió también que la corriente emitida por el filamento caliente se incrementaba rápidamente al aumentar el voltaje y presentó una aplicación para un dispositivo regulador de voltaje usando este efecto el 15 de noviembre de 1883 (Patente U.S. 307,031 – la primera patente de un dispositivo electrónico). Propuso que a través del aparato podría pasar corriente suficiente para operar un telégrafo sonoro.

Fue exhibido en la Exposición Internacional de Electicidad en Philadelphia en septiembre de 1884. William Preece, un científico británico se llevó con él algunas de las bombillas de Efecto Edison, y presentó un estudio sobre ellas en 1885, donde se refería a la emisión termoiónica como el «Efecto Edison.» El físico británico John Ambrose Fleming, trabajando para la compañía británica «Wireless Telegraphy», descubrió que el Efecto Edison podría ser usado para detectar ondas de radio. Fleming comenzó a desarrollar el tubo de vacío de 2 elementos, conocido como diodo, que patentó el 16 de noviembre de 1904.

El diodo termoiónico también puede ser configurado como un dispositivo que convierte una diferencia de temperatura en energía eléctrica directamente sin partes móviles (un conversor termoiónico, un tipo de generador térmico).

Thomas Alva Edison

Parcialmente sordo, no se sabe a ciencia cierta si fue a consecuencia de la escarlatina padecida en la infancia, ya que en sus propias palabras fue a causa de que un empleado del ferrocarril lo tomó por las orejas al tratar de subirlo a un vagón de un tren en movimiento. Pasó su edad escolar calificado como mal estudiante, siendo formado por su madre al ser rechazado en la escuela.

Tenía gran afición a la lectura. Enseguida comenzó a probar diferentes experimentos basándose en lo que leía en los libros de Ciencia.

Comenzó a trabajar a los 14 años vendiendo periódicos y caramelos en el tren. Tras salvar de morir a un niño en las vías del tren, el agradecido padre de la criatura (telegrafista de la estación) le enseñó telegrafía, trabajando como telegrafista durante la Guerra Civil Estadounidense.

Se trasladó a Boston, donde patentó su primer invento ,en 1868, para el registro mecánico de votos, con la idea de agilizar los trámites legislativos. Pero no tuvo mucho éxito.

En 1869, en Nueva York, consiguió un empleo de condiciones muy ventajosas tras solventar una grave avería en un indicador telegráfico que señalaba los precios del oro en la Bolsa.

Trabajó en la compañía telegráfica Western Union, aunque poco después se independiza y en 1877 lleva a cabo uno de sus más importantes inventos, el fonógrafo.

Aunque se le atribuye la invención de la lámpara incandescente en realidad sólo fue perfeccionada por él, quien, tras muchos intentos consiguió un filamento que alcanzara la incandescencia sin fundirse. Este filamento no era de metal, sino de bambú carbonizado. Así, el 21 de octubre de 1879, consiguió que su primera bombilla luciera durante 48 horas ininterrumpidas.

En 1880 se asocia con J.P. Morgan para fundar la General Electric.

En el ámbito científico, descubrió el efecto Edison, patentado en 1883, que consistía en el paso de electricidad desde un filamento a una placa metálica dentro de un globo de lámpara incandescente. Aunque ni él ni los científicos de su época le dieron importancia, estableció los fundamentos de la válvula de la radio y de la electrónica (el denominado efecto Edison).

Las aportaciones de Edison al mundo del cine también fueron muy importantes. En el año 1889 comercializa la película en celuloide de formato 35mm, aunque no la pudo patentar porque un tiempo antes George Eastman ya lo había hecho; aunque sí pudo patentar las perforaciones laterales que tiene este tipo de película.

En 1894 los quinetoscopios de Edison llegan por primera vez a Europa; más concretamente a Francia. Dos años después, en 1896, presenta el vitascopio en Nueva York con la pretensión de reemplazar a los quinetoscopios y acercarse al cinematógrafo inventado por los hermanos Lumière.

Por último, en 1897, Edison comenzará la llamada guerra de patentes con los hermanos Lumière respecto al invento de la primera máquina de cine.

Murió en West Orange el 18 de octubre de 1931, a la edad de 84 años. En homenaje póstumo fueron apagadas las luces de varias ciudades durante un minuto.

En Estados Unidos se le considera una de las más importantes mentes inventoras del siglo XX, con más de mil patentes, lo que significó una transformación en la actividad de inventar, desde un simple entretenimiento a la creación de una empresa. Es importante mencionar también que Edison contaba con un volumen elevado de ingenieros muy sobresalientes trabajando para su compañía, lo que nos indica que muchos de esos inventos fueron solo firmados por él pero inspirados por otros.