Un electroimán funciona según el principio de que una corriente eléctrica no solo permite que los electrones fluyan en un circuito, sino que también genera un pequeño campo magnético. Cuando se enrolla un cable que transporta electricidad, el campo magnético se vuelve aún más fuerte. Los objetos de hierro o acero rodeados por este cable eléctrico enrollado también se magnetizan. Esta combinación de energía electrónica, cableado en espiral y objeto metálico conductor forma la base del dispositivo.
Puede ser más fácil pensar en un electroimán como un imán de electrones, no como un imán eléctrico. Lo relevante es el flujo libre de electrones en un circuito y sus efectos en el cable que los transporta. Es posible demostrar los principios básicos utilizando un suministro de cableado de cobre desnudo, una batería química de tamaño D y un clavo de hierro o acero.
La reacción entre los metales y el ácido en las baterías químicas hace que se acumulen muchos electrones libres cerca del poste negativo (-), generalmente al final con una ligera depresión. Si alguien conecta el extremo negativo de la batería con el poste positivo (+), todos esos electrones fluirán a través del cable hacia el poste positivo y eventualmente regresarán al extremo negativo. Dado que no hay nada que bloquee su camino a lo largo del cable, como una bombilla o un motor, los electrones pronto dejarán de fluir y la batería se “agotará”.
Sin embargo, los electrones que fluyen hacen más que correr a través del cable en un circuito. El movimiento de los electrones hace que se forme un ligero campo magnético alrededor del cable. Este campo no es especialmente fuerte mientras el cable permanezca recto, pero enrollarlo en espirales apretadas fortalecerá el campo magnético muchas veces a medida que se condensa el área de la superficie del cable.
El cable enrollado puede generar un campo magnético medible que puede afectar la lectura de una brújula o pequeñas limaduras de hierro, pero aún necesita un medio para concentrar toda la energía. Aquí es donde entra el clavo de hierro o acero. Si el cable que transporta los electrones se enrolla firmemente alrededor de un metal capaz de magnetizarse, el metal mismo se convierte en un electroimán. Mientras la corriente continúe fluyendo a través del cable enrollado de la batería u otra fuente de electricidad, el núcleo de metal tendrá toda la potencia y las propiedades de un imán natural, incluidos los polos positivos y negativos y la capacidad de atraer o repeler otros imanes.
Esta capacidad de atraer y repeler alternativamente otros campos magnéticos conduce directamente a la creación de un motor eléctrico. El eje de un motor eléctrico no es más que cables en espiral conectados a una fuente de electricidad. A medida que el electroimán alterna entre polaridad positiva y negativa, es atraído o repelido por imanes permanentes que lo rodean. Esto hace que el eje gire rápidamente en una dirección y permite que el motor realice un trabajo basado en ese movimiento.