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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
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