El freno magnético y el tren de levitación
Una montaña rusa se detiene suave al final del recorrido sin que nada roce, y un tren de levitación flota sobre su carril sin tocarlo. Los dos usan el mismo truco: ¿qué le pasa a un metal que se mueve dentro de un campo magnético?
Un poco de historia
- 1824François Arago observa que una aguja imantada se frena sobre un disco de cobre, y que si el disco gira arrastra la aguja sin tocarla. Nadie sabía explicarlo todavía.
- 1831Michael Faraday descubre la inducción electromagnética y explica el experimento de Arago: el disco en movimiento crea corrientes que se oponen al movimiento.
- 1855Léon Foucault comprueba que un disco de cobre que gira entre los polos de un imán se frena y se calienta. Son las corrientes de Foucault.
- 1960 - 1970James Powell y Gordon Danby proponen trenes que flotan sobre un carril con imanes superconductores, el origen de la levitación electrodinámica.
- 2015El tren de levitación japonés SCMaglev alcanza 603 km/h, el récord de velocidad de un tren.
Con qué herramienta se relaciona
Inducción: Faraday y Lenz · Electromagnetismo
La aleta que se mueve en el campo es lo mismo que la barra que se desliza sobre unos raíles: la ley de Faraday da la fem de movimiento, la corriente sale de la resistencia y la ley de Lenz da la fuerza que se opone al movimiento.
ε = B L v , I = ε/R , F = I L B = B² L² v / R
Se abre en el modo «Barra que se desliza sobre unos raíles» con B = 1 T, L = 0,5 m, v = 20 m/s y R = 0,5 mΩ. Sale ε = 10 V, una corriente de 20 kA y una fuerza de frenado de 10 kN. Con un vagón de 2000 kg, la constante de tiempo de la frenada es τ = m R / (B² L²) = 4 s.