Experimento motor homopolar para feria de ciencias

Objetivos claros y retadores 🎯

• Objetivo general: Construir y explicar el funcionamiento de un motor homopolar que gire de forma visible y estable por al menos 10 segundos.
• Objetivo personal: Ajustar la forma del alambre para mejorar la velocidad/estabilidad y registrar los cambios con datos.

Introducción teórica sencilla y divertida 🌍

Un motor homopolar es el motor eléctrico más simple. Usa una batería, un imán y un alambre. Cuando la corriente fluye por el alambre dentro de un campo magnético, aparece una fuerza de Lorentz que empuja el alambre, ¡y este gira!

• ⚡ Corriente eléctrica: flujo de electrones desde el polo negativo al positivo.
• 🧲 Campo magnético: región alrededor del imán donde actúa la fuerza magnética.
• ✋ Fuerza de Lorentz (F = q·v × B): desvía cargas en movimiento dentro de un campo magnético.
• 🔁 Homopolar: el campo es aproximadamente uniforme y no cambia de polaridad durante la rotación.

Método científico aplicado 🔬

1. Observación: El alambre gira cuando toca la batería y el imán.
2. Pregunta: ¿Qué forma de alambre produce mayor estabilidad y velocidad?
3. Hipótesis: Si centro el alambre y bajo la fricción con un bucle simétrico, entonces la rotación será más estable y rápida.
4. Diseño experimental: Probar 3 diseños de alambre (cono, espiral, corazón) manteniendo batería e imán constantes.
5. Recolección de datos: Medir tiempo de rotación continua y número de vueltas por 10 s.
6. Análisis: Comparar promedios y variabilidad; elegir el mejor diseño.
7. Conclusión: Confirmar o refutar la hipótesis con evidencia.
8. Comunicación: Presentar cartel con fotos, tablas y explicación breve de la fuerza de Lorentz.

Descripción gráfica del montaje 🧩

Así se ve el motor armado: batería en vertical, imán adherido al polo negativo y un alambre de cobre formando un bucle que roza el polo positivo y el imán.

   Vista lateral (simplificada)

      (+) polo    Alambre (contacto superior)
      ┌───┐     ┌───────────────────┐
      │ + │     │                   │
      │   │     │       bucle       │
      │   │     │                   │
      │ - │     └───────┬───────────┘ ← contacto lateral con el imán
      └───┘             │
       batería          🧲 imán de neodimio (en el polo negativo)
      

Lista de materiales con opciones inteligentes 🛠️

Guía paso a paso 🧭

1. Prepara la base
   Tiempo: 3 minDificultad: Baja

   Pon la batería en vertical sobre una base estable. Asegura el imán al polo negativo.

   ¡Alerta Científico! Comprueba la polaridad del imán: la atracción al polo negativo debe ser firme.
2. Da forma al alambre
   Tiempo: 6 minIteración creativa

   Dobla el alambre formando un bucle que toque con suavidad el polo positivo y, en la parte inferior, roce el imán.

   Tip de Pro: Crea una punta centradora arriba y un gancho abajo para minimizar fricción lateral.
3. Completa el circuito
   Tiempo: 1 minSeguridad primero

   Coloca el alambre sobre el polo positivo y baja la parte inferior hasta rozar el imán. El alambre debería empezar a girar.

   ¡Alerta Científico! Si no gira, ajusta el equilibrio: el contacto debe ser suave pero continuo.
4. Mide y mejora
   Tiempo: 8 minDatos

   Registra el tiempo de giro estable y las vueltas en 10 s. Prueba 2–3 diseños de alambre y compara.

   Tip de Pro: Limpia los contactos (borrador o lija fina) para reducir resistencia.
5. Seguridad y cierre
   Tiempo: 1 min

   Interrumpe el contacto tras cada prueba para evitar que la batería se caliente en exceso.

   Zona de Peligro: No dejes el motor funcionando sin supervisión. Mantén imanes lejos de marcapasos y dispositivos.

Prepara tu presentación para la feria 🎪

• Cartel: Título grande, fotos del montaje, diagrama simple y fórmula de Lorentz.
• Demostración: Muestra 2 diseños de alambre y explica por qué uno gira mejor.
• Frases para jueces: “Mi variable independiente es la forma del alambre y medí vueltas/10 s como variable dependiente”.
• Interactividad: Ofrece que el público intente un giro (con supervisión y guantes).

Anexos útiles 📎

Plantilla de registro de datos

Lista de verificación (checklist)

• ✔ Batería con buena carga
• ✔ Imán bien centrado y firme
• ✔ Contactos limpios y alambre balanceado
• ✔ Cronómetro y cuaderno listos
• ✔ Gafas y guantes disponibles

Fuentes recomendadas

• Libros de divulgación sobre electromagnetismo (nivel secundaria).
• Sitios educativos de física con experimentos caseros y seguridad eléctrica.
• Biografías de Michael Faraday y recursos sobre la fuerza de Lorentz.