¿Cómo funciona este "simple" tren eléctrico?

En este video de YouTube , se usa una batería de celda seca, un cable de cobre enrollado y algunos imanes (vea la imagen a continuación) para crear lo que se puede describir como "tren". Parece fascinante, pero ¿cómo funciona este experimento?

Actualización del 8 de agosto de 2016: este problema se ha resuelto por completo en un artículo que se publicó en la edición de enero de 2016 de American Journal of Physics.

Enlace : Am. J. física. 84, 21 (2016); http://dx.doi.org/10.1119/1.4933295

Toma fija del video del tren magnético

Esto es una especie de motor homopolar. Busque en Youtube este término, hay muchos experimentos divertidos con cables e imanes.
guau. me creé una cuenta para preguntar esto ;)
Si lo hubiera pedido, habría requerido que alguien lo hiciera por sí mismo para verificar que funcionaba. La USPTO ha otorgado patentes sobre motores warp y máquinas del tiempo basadas en la teoría.

Respuestas (1)

Ese es un buen video - buen hallazgo :-)

Si pasa una corriente a través de una bobina; genera un campo magnético dentro de la bobina como este:

Bobina

( Imagen del sitio de Hiperfísica ).

Si las líneas de campo son exactamente paralelas, un imán de barra no sentirá ninguna fuerza neta. Sin embargo, en los extremos de la bobina, donde las líneas de campo divergen, un imán de barra será jalado hacia la bobina o empujado fuera de la bobina dependiendo de en qué dirección lo inserte.

El truco del video es que los imanes están hechos de un material conductor y conectan los terminales de la batería al cable de cobre, por lo que la batería, los imanes y el cable de cobre forman un circuito que genera un campo magnético justo en la vecindad de la batería. La geometría significa que los dos imanes están automáticamente en los extremos del campo magnético generado, donde el campo es divergente, por lo que se ejerce una fuerza sobre los imanes.

Los imanes se han alineado cuidadosamente para que la fuerza en ambos apunte en la misma dirección, y el resultado es que los imanes y la batería se mueven. Pero a medida que se mueven, el campo magnético se mueve con ellos y obtienes un movimiento constante.

Si volteas los dos imanes en los extremos de la batería, la batería y los imanes se moverán en la dirección opuesta. Si volteas solo un imán, los dos imanes estarían tirando/empujando en direcciones opuestas y la batería no se movería.

Gracias por la explicación. ¿Es la ley de fuerza de Lorentz F=q(vXB) la ecuación principal detrás de esto?
@ noir1993: No, la ley de Lorentz da la fuerza sobre una carga que se mueve en un campo magnético. Este movimiento se debe a la fuerza sobre un dipolo magnético en un campo magnético no uniforme.
"genera un campo eléctrico"? ¿No querrás decir "un campo magnético"?
@ noir1993 La fuerza de Lorentz sería la fuerza generada en el cable a partir de la corriente que se mueve en el campo magnético generado por el imán, que es idéntica en magnitud y opuesta en dirección a la fuerza en el imán. En mi opinión, esta sería una forma más directa de calcular la fuerza que tratar de calcular la fuerza de los dos campos magnéticos.
Después de esa edición, ¿eso no cambia el siguiente párrafo, "Si las líneas de campo son exactamente paralelas", etc.? Mi física EM está bastante oxidada, pero pensé que un campo magnético ejercería una fuerza sobre un imán a lo largo de las líneas de campo y que el efecto sería más fuerte cuando las líneas de campo fueran paralelas.
Entonces, si los imanes fueran de menor diámetro que la batería, o si los imanes tuvieran una capa de aislamiento en su pared cilíndrica exterior, ¿el tren no funcionaría?
He visto gente preguntando si se trata de un motor homopolar. Estoy en la valla.
@User58220: El circuito debe completarse, así que sí. Sin embargo, puede usar imanes pequeños y agregar cilindros de metal más grandes para hacer el contacto eléctrico necesario.CYLINDER-magnets-battery-magnets-CYLINDER
¿Reemplazar la bobina torcida a la derecha con una bobina torcida a la izquierda también invertiría la dirección del movimiento?
@iamnotmaynard: no, te estás confundiendo entre un dipolo y un monopolo. Un dipolo no siente ninguna fuerza neta en un campo constante.
El American Journal of Physics de enero de 2016 tiene un artículo que analiza el movimiento: scitation.aip.org/content/aapt/journal/ajp/84/1/10.1119/…
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