¿Por qué lo harías? ¿Quieres detectar metales? Oh, no lo sé… tal vez quieras encontrar algo de oro en el suelo. Podrías desenterrar TODA la tierra o encontrar el lugar que tiene el oro antes de excavar. O tal vez estés buscando meteoritos metálicos enterrados. Incluso podrías usar un detector de metales para encontrar ese anillo que perdiste en la playa. Estos dispositivos son bastante útiles.
¿Pero sabes cómo funcionan? ¡Ajá! Cuando lo piensas, no es obvio. Hay diferentes tipos de detectores, pero todos se basan en la misma física genial de los campos eléctricos y magnéticos. Echemos un vistazo, ¿vale?
Dejarse llevar
Primero, ¿qué diferencia a los metales de otros materiales? Cualquier objeto sólido está formado por átomos, cada uno con electrones cargados negativamente zumbando alrededor de un núcleo positivo. En los no metales como el plástico o el vidrio, los electrones prácticamente se adhieren a su átomo original.
Sin embargo, en un metal como el cobre, los electrones externos nadan libremente y son compartidos por todos los átomos. Es por eso que la electricidad puede fluir a través de un metal: si se aplica un campo eléctrico, se obtiene un flujo de electrones en una dirección determinada, lo que llamamos corriente eléctrica. Los metales son conductores.
Ley de Faraday
Entonces, ¿cómo se crea un campo eléctrico? La forma más sencilla es simplemente aplicar una carga sobre la superficie de un objeto metálico añadiéndole algunos electrones; esto es lo que hace una batería. Sin embargo, obviamente eso no funcionará para nuestros propósitos. Necesitarías acceder al metal antes de encontrarlo, lo cual no tiene sentido.
Pero hay otro camino por recorrer. Resulta que un campo magnético cambiante también genera un campo eléctrico. Ésta es la idea básica de la ley de Faraday. Si mueve un imán cerca de un conductor metálico, el movimiento creará un campo magnético cambiante que produce un campo eléctrico. Si ese campo eléctrico está en un metal, boom: se obtiene lo que se llama una corriente de Foucault.
Y viceversa
También ocurre lo contrario: así como un campo magnético cambiante crea una corriente eléctrica, una corriente eléctrica crea un campo magnético. ¿Recuerda ese viejo proyecto de feria de ciencias en el que se enrolla un cable alrededor de un clavo de hierro y se conectan los extremos a una batería? Cuando el jugo fluye, la uña se vuelve temporalmente magnética y puede recoger clips.
Pero como acabamos de ver, no necesitas batería. Un campo magnético cambiante crea corrientes parásitas en un metal, y estas corrientes parásitas crean sus propios campos magnéticos. ¡Esperar! Es aún más loco. Debido a que estas corrientes parásitas crean campos magnéticos, habrá una interacción entre un metal y lo que genera un campo magnético cambiante.
Ahora está listo para su primer detector de metales muy simple. Para crear un campo magnético cambiante simplemente usaremos un imán en movimiento. En la demostración siguiente, puse un imán encima de una moneda y luego lo levanté rápidamente. El movimiento crea corrientes parásitas en la moneda, y estas corrientes crean un campo magnético que interactúa con el imán. ¿Ver? Las monedas saltan.