INDUCCIÓNELECTROMAGNÉTICA

LOS EXPERIMENTO

DE FARADAY Y HENRY

Después del hallazgo de Oersted en 1820, con relación al campo magnético

inducido por una corriente eléctrica, los físicos empezaron a realizar

experimentos para hallar el proceso contrario, es decir que a partir de un

campo magnético se produzca una corriente eléctrica.

Esta época de esfuerzo culminó con éxito en el año 1831, en el cual

Joseph Henry en Estados Unidos y, de manera independiente, Michael

Faraday en Inglaterra pusieron en manifiesto que un campo magnético

variable en el tiempo era capaz de generar electricidad.

Los trabajos realizados por los investigadores se resumen en un experimento,

por medio del cual es posible crear corriente eléctrica en un

circuito a partir de fenômenos magnéticos.

Este experimento consiste en un circuito eléctrico formado por unaespira conectada a un galvanómetro, y un imán de barra colocado perpendiculara la espira (figura a). Cuando se acerca e introduce el imán ala espira, se observa que el galvanómetro indica el paso de una corrientepor ella (figura b), corriente que se interrumpe cuando el imán se detiene.Si ahora se saca el imán de la espira, se vuelve a observar el paso de lacorriente mientras el imán está en movimiento, pero esta vez en sentidocontrario al de la situación anterior (figura c).

Faraday concluyó respecto a este fenómeno que: la corriente eléctricaaparece porque al acercarse o alejarse el imán a la espira, se produce uncambio en el número de líneas de campo magnético que atraviesan laespira, tal como se observa en la siguiente figura.

FLUJO DEL CAMPO MAGNÉTICO

Para determinar el número de líneas que atraviesan la espira, Faraday

introdujo la noción de flujo magnético, F, que lo definió como el producto

escalar del vector intensidad del campo magnético por el área de

la espira, es decir:

F=B.A

Sin embargo, al igual que ocurre en el caso del campo

gravitatorio o el

campo electrostático, esta relación solo sirve cuando el

campo magnético

es uniforme y perpendicular al mismo; ya que si no se

presentan estas

condiciones, se debe utilizar la proyección perpendicular,

con lo cual el

flujo resulta ser igual al producto escalar del vector campo

por el vector

representativo de área de la espira, tal como se observa

en la figura 8.

Para este caso, la expresión que permite determinar el

flujo magnético es:

ɸ= B.A = B.A . Cos 0

La unidad de flujo magnético en el SI es el weber (Wb), en

honor al físico alemán W. Edward Weber y es equivalente a un

tesla sobre m2.

Si las líneas del campo magnético son paralelas a la superficie

(y perpendiculares a N), entonces el flujo es nulo. El valor del

flujo aumenta a medida que el ángulo u decrece, alcanzando

su máximo valor cuando el campo es perpendicular a la

superficie, tal como se observa en la siguiente figura.

LEY DE GAUSSEl matemático y físico Karl Friedrich Gauss (1777-1855), dedujo una

relación importante para la electricidad relacionando la carga eléctrica

con el campo eléctrico. La ley de Gauss involucra el flujo total a través de

una superficie cerrada.

El flujo eléctrico es igual a la carga neta encerrada en la superficie (Q)

sobre la constante de permisividad en el espacio vacío (e0).

Al extenderla al campo magnético, las distribuciones de fuentes magnéticas son siempre neutras en el sentido de que posee un polo norte y un polo sur, por lo que su flujo a través de cualquier superficie cerrada

es nulo.

La ley de Gauss aplicada al campo magnético corrobora la inexistencia

de monopolos magnéticos.

Inducción electromagnéticaFaraday y Henry establecieron que era posible generar corriente eléctrica a

través de un alambre con el simple hecho de ingresar y sacar un imán de una

bobina. Demostrando que no era indispensable la utilización de algún

Generador eléctrico, solo con el movimiento relativo entre el alambre y un

Campo magnético era factible inducir un voltaje.

Sin embargo, la magnitud de este voltaje inducido depende de la rapidez

con la cual el alambre recorre las líneas de campo magnético, ya que si este

movimiento es muy lento, el valor del voltaje es muy pequeño, mientras si el

movimiento se realiza con cierta rapidez el voltaje inducido presenta un valor

mayor.

Así mismo, la cantidad de espiras también permite obtener diferentes valores

para el voltaje inducido, ya que cuanto mayor es el número de espiras de

Alambre que se desplazan en el campo magnético, mayores son el voltaje

Inducido y la corriente en el alambre.

En conclusión, no importa que acción es la que induce el

voltaje, ya que este se genera debido al movimiento

relativo entre la bobina y el campo magnético.

Por lo cual es posible afirmar que toda variación en el flujo

del campo magnético a través del área limitada por un

circuito genera corriente eléctrica en él.

Este fenómeno de inducir voltaje alternando el campo

magnético en torno a un conductor se denomina

inducción electromagnética.

Las corrientes generadas por la inducción electromagnética se conocen como

corrientes inducidas, como lo son las corrientes que se

generan al momento de cerrar o abrir un circuito.

FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA:LA LEY DE FARADAY

Faraday, durante sus observaciones, estableció que cuánto más rápido cambia el flujo magnético mayor es la corriente inducida en la bobina. En el momento de introducir o retirar el imán en la bobina, el galvanómetro registra una corriente en ella. Pero este valor del galvanómetro aumenta a medida que aumenta la rapidez en la introducción o el retiro del imán.

La ley de inducción de Faraday enuncia que el valor de la fuerza electromotriz (fem) inducida en el conductor que limita la superficie atravesada por el flujo magnético, depende de la rapidez de la variación del flujo magnético.Estas experiencias se traducen en la ley de Faraday.

DEFINICIÓN

La fuerza electromotriz (e) inducida en un circuito es igual a la variación con respecto al tiempo (t) del flujo (F) que atraviesa dicho circuito.

Esta ley se expresa como: E= - f t

Siendo f = f1 – f2, la variación del flujo t= t2-t1, la variación del tiempo.

Después de analizar esta consecuencia de los trabajos de Faraday, Maxwell imaginó que tal vez este fenómeno inverso fuera verdadero, es decir, que un campo eléctrico variable debería inducir un campo magnético.

Ley de LenzCuando se acerca un imán a una bobina, el flujo magnético que la atraviesa

aumenta y la corriente que se induce produce un campo magnético de

Sentido contrario al del imán, por lo que dicha corriente se opone al aumento

Del flujo.

Si en vez de acercarse el imán se aleja, el flujo magnético que atraviesa la

Bobina disminuye y esta corriente inducida produce también un campo

magnético de sentido contrario al del imán, por lo que la corriente se opone a

la disminución del flujo.

Luego, en ambos casos, el sentido de la corriente se opone a las variaciones

De flujo magnético que se producen. Este resultado se conoce como la ley

de Lenz.

FIN