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La física del electroimán de 10 mil millones de voltios de Wile E. Coyote

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La física del electroimán de 10 mil millones de voltios de Wile E. Coyote

me gusta analizar la física de la ciencia ficción, por lo que voy a argumentar que la caricatura de Merrie Melodies «Compressed Hare» tiene lugar en un futuro lejano cuando los animales gobiernan el mundo. Quiero decir, Bugs Bunny y Wile E. Coyote caminan sobre dos piernas, hablan y construyen cosas. ¿Cómo no sería eso ciencia ficción?

Permítanme preparar la escena, y no creo que tengamos que preocuparnos por las alertas de spoiler ya que este episodio tiene 60 años. La idea básica es, por supuesto, que Wile E. Coyote ha decidido que debería comerse el conejo. Después de un par de intentos fallidos de capturar a Bugs, se le ocurre un nuevo plan. Primero, va a dejar caer un trozo de hierro con forma de zanahoria en la madriguera del conejo de Bugs. Después de que se consuma la zanahoria (y no tengo idea de cómo sucedería eso), Wile E. Coyote encenderá un gigante electroimán y tire del conejo directamente hacia él. Es un plan tan simple e increíble, simplemente tiene que funcionar, ¿verdad?

¡Pero espera! Aquí está la parte que realmente me gusta: mientras Wile E. Coyote está ensamblando su artilugio, vemos que viene en una enorme caja con la etiqueta «Un kit de hágalo usted mismo con un imán eléctrico de 10,000,000,000 de voltios».

Al final, probablemente puedas adivinar lo que sucede: los insectos en realidad no se comen la zanahoria de hierro, por lo que una vez que el coyote enciende el imán, simplemente se acerca a él y entra en su cueva. Y, por supuesto, también atrae a un montón de otras cosas, como una farola, una excavadora, un crucero gigante y un cohete.

Bien, analicemos la física de este enorme electroimán y veamos si esto hubiera funcionado si Bugs se hubiera enamorado de él.

¿Qué es un electroimán?

Básicamente, hay dos formas de crear un campo magnético constante. La primera es con un imán permanente, como esas cosas que se pegan a la puerta de su refrigerador. Estos están hechos de algún tipo de material ferromagnético como hierro, níquel, álnico o neodimio. Un material ferromagnético básicamente contiene regiones que actúan como imanes individuales, cada una con un polo norte y sur. Si todos estos dominios magnéticos están alineados, el material actuará como un imán. (Están sucediendo algunas cosas muy complicadas a nivel atómico, pero no nos preocupemos por eso ahora).

Sin embargo, en este caso, Wile E. Coyote tiene un electroimán, que crea un campo magnético con una corriente eléctrica. (Nota: medimos la corriente eléctrica en amperios, que no debe confundirse con el voltaje, que se mide en voltios). Todas las corrientes eléctricas producen campos magnéticos. Normalmente, para hacer un electroimán, tomaría un cable y lo enrollaría alrededor de un material ferromagnético, como el hierro, y conectaría la corriente. La fuerza de su campo magnético depende de la corriente eléctrica y del número de bucles que hace el cable alrededor del núcleo. Es posible hacer un electroimán sin el núcleo de hierro, pero no será tan fuerte.

Cuando la corriente eléctrica crea un campo magnético, este campo interactúa con los dominios magnéticos en la pieza de hierro. Ahora ese hierro además actúa como un imán: el resultado es que el electroimán y el imán inducido se atraen entre sí.

¿Qué hay de los 10 mil millones de voltios?

No sé cómo surgió el guión de este episodio, pero en mi mente tenían un grupo de escritores trabajando juntos. Quizás a alguien se le ocurrió la idea de un electroimán y una zanahoria de hierro y todos estuvieron de acuerdo en poner eso allí. Seguramente alguien levantó la mano y dijo: «Sabes, no podemos simplemente hacer un electroimán. Tiene que ser muy grande». Otro escritor debió haber respondido: «Pongamos un número allí. ¿Qué tal 1 millón de voltios?» Alguien más intervino: «Claro, 1 millón de voltios es genial …pero que hay de 10 mil millones de voltios? «

¿Qué significan incluso 10 mil millones de voltios para un electroimán? Recuerde, lo más importante de un electroimán es la corriente eléctrica (en amperios), no el voltaje (en voltios). Para hacer una conexión entre voltaje y corriente, necesitamos conocer la resistencia. La resistencia es una propiedad que le indica lo difícil que es mover cargas eléctricas a través de un cable y se mide en ohmios. Si conocemos la resistencia del cable del electroimán, podemos usar la ley de Ohm para encontrar la corriente. Como ecuación, se ve así:

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