INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

EXPERIENCIAS DE FARADAY

Faraday, trabajando con imanes y corrientes eléctricas fue el primero que descubrió el fenómeno de la inducción electromagnética, que consiste en la creación de corrientes eléctricas inducidas en un conductor por la variación de un campo magnético.

Los fenómenos observados por Faraday fueron:• En una espira se genera una

corriente eléctrica cuando se le aproxima un imán.

• Al alejar el imán se genera también una corriente eléctrica, pero de sentido contrario al de la corriente creada cuando se aproximaba el imán.

• Al dejar estacionario el imán no se produce corriente eléctrica en la espira.

• Los mismo efectos se producen cuando el imán se mantiene estacionario y es la propia espira la que se aproxima o aleja del imán.

• También se producen los mismos efectos cuando el imán es sustituido por una corriente eléctrica que se aproxima o aleja de la espira.

FLUJO MAGNÉTICO

cosSBSB

El flujo magnético, Φ, a través de una superficie es una medida del número de líneas de inducción que atraviesan dicha superficie.

S S

sdBd

La unidad del flujo magnético en el S.I. es el Weber (Wb)

1 Wb = 1 T.m-2

Ley de Lenz

La inducción de corriente en un circuito es debida a la variación de flujo magnético dentro del circuito

Se puede inducir una corriente variando cualquiera de los términos de la expresión matemática del flujo: B, la orientación del circuito o S

cosSBSB

Ley de Faraday

dt

d

La fuerza electromotriz inducida en un circuito es igual a la velocidad con signo negativo con la que cambia con el tiempo el flujo magnético a través del circuito

dt

d

RRI

1

Simulador electromagnético

Experiencia de Henry

Applet que simula la experiencia de Henry

Henry observó que si un conductor se mueve perpendicularmente a un campo magnético aparece una diferencia de potencial (fuerza electromotriz) entre los extremos del conductor.El interés radica en que puede ser explicado por la Ley de Lorentz..

vBlEl

vBE

eEevBFF em

Aplicaciones de la inducción electromagnética

• Generadores eléctricos

ALTERNADOR

DINAMO

ALTERNADOR

cosBS

ttBSdt

d sin)sin( 0

• Produce corriente alterna• Es una espira plana que gira a ω

constante en un campo magnético creado por imanes permanentes.

• El flujo viene dado por

Fuerza electromotriz inducida máxima

Funcionamiento de un generador eléctrico

DINAMO

Los extremos de la espira están conectados a dos semianillos apoyados en dos escobillas. A cada semivuelta, los semianillos cambian de escobilla y así se genera corriente continua.

MOTOR ELÉCTRICOUn motor eléctrico es un dispositivo dinamoeléctrico encargado de transformar energía eléctrica en energía mecánica por medio de la interacción de campos magnéticos.

Tanto los motores de corriente alterna como los motores de corriente continua se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cuál establece que si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético

PAR DE FUERZAS SOBRE UNA ESPIRA

Momento magnético de una espira μ

Definimos una mueva magnitud, llamada momento magnético de la espira μ que es independiente del campo magnético y que sólo tiene en cuenta las características del conductor (intensidad de corriente y área). El vector área A tiene de módulo el área de la espira, dirección perpendicular al plano que la contiene y sentido el que da la regla de la mano derecha según el sentido de la corriente eléctrica:

Las unidades del μ en el S.I. son Am2

La expresión general para el momento de las fuerzas queda:

Como resumen se puede enunciar que debido al momento de las fuerzas magnéticas: una espira en un campo magnético B adquiere una aceleración angular, es decir, gira, de modo que su momento magnético μ tiende a colocarse paralelo al campo magnético.