2.2 Determina cargas en movimiento en los cuerpos a partir de los campos elctricos y magnticos variables para establecer su corriente elctrica.En 1831 Michael Faraday descubri las corrientes inducidas al realizar experimentos con una bobina y un imn.

De acuerdo con los experimentos realizados por Faraday podemos decir que:1.- Las corrientes inducidas son aquellas producidas cuando se mueve un conductor en sentido transversal a las lneas de flujo de un campo magntico.2.- La induccin electromagntica es el fenmeno que da origen a la produccin de una fuerza electromotriz (fem) y de una corriente elctrica inducida, como resultado de la variacin del flujo magntico debido al movimiento relativo entre un conductor y un campo magntico.

Corriente inducidaCuando un conductor se mueve a travs de lneas de flujo, las fuerzas magnticas sobre los electrones inducen una corriente elctrica.La regla de la mano derecha muestra corriente hacia afuera para movimiento abajo y hacia adentro para movimiento arriba. (Verificar.)

FEM inducida: ObservacionesEl movimiento relativo induce fem.La direccin de fem depende de la direccin del movimiento.La fem es proporcional a la tasa a que se cortan las lneas (v).La fem es proporcional al nmero de vueltas N.

El signo negativo significa que E se opone a su causa.

En la actualidad casi toda la energa que se consume en nuestros hogares y en la industria se obtiene gracias al fenmeno de induccin electromagntica. Por todo el mundo existen generadores movidos por agua, vapor, petrleo o energa atmica, en los cuales enormes bobinas giran entre los polos de potentes imanes y generan grandes cantidades de energa elctrica.

Los fenmenos de induccin electromagntica tienen una aplicacin prctica invaluable, pues en ellos se fundan los dinamos y los alternadores que transforman la energa mecnica en elctrica, as como los transformadores, los circuitos radioelctricos y otros dispositivos de transmisin de energa elctrica de un circuito a otro.

Enunciado de la Ley de Faraday.Con base en sus experimentos, Faraday enunci la ley del Electromagnetismo: la fem inducida en un circuito formado por un conductor o una bobina es directamente proporcional al nmero de lneas de fuerza magntica cortadas en un segundo. En otras palabras: la fem inducida en un circuito es directamente proporcional a la rapidez con que cambia el flujo magntico que envuelve.

Aplicacin de la ley de Faraday

La ley anterior, en trminos de la corriente inducida, se expresa de la siguiente manera: la intensidad de la corriente inducida en un circuito es directamente proporcional a la rapidez con que cambia el flujo magntico.La Ley de Faraday se expresa matemticamente como: =-

tO bien = - f- i t

Donde = fem media inducida en volts (V)f = flujo magntico final en webers (wb)i = flujo magntico innicial en webers (wb)t =tiempo en que se realiza la variacin del flujo magntico medido en segundos (seg).El signo negativo (-) de la ecuacin se debe a la oposicin existente entre la fem inducida y la variacin del flujo que la produce (Ley de Lenz).

Cuando se trata de una bobina que tiene N nmero de vueltas o espiras, la expresin matemtica para calcular la fem inducida ser:=-Nf-i

t

Al calcular la fem inducida en un conductor recto de longitud L que se desplaza con una velocidad v en forma perpendicular a un campo de induccin magntica B se utiliza la expresin:= BLv

Problemas de la Ley de Faraday1.- Una bobina de 60 espiras emplea 0.04 segundos en pasar entre los polos de un imn en forma de herradura desde un lugar donde el flujo magntico es de 2x10-4 webers a otro en el que ste es igual a 5x10-4 webers. Cul es el valor de la fem media inducida?

DatosFrmula Sustitucin

2.- Un conductor rectilneo de 10 cm de longitud se mueve perpendicularmente a un campo de induccin magntica igual a 0.4 teslas con una velocidad de 3 m/seg. Cul es el valor de la fem inducida?

DatosFrmula Sustitucin

Ley de LenzLey de Lenz: Una corriente inducida estar en una direccin tal que producir un campo magntico que se opondr al movimiento del campo magntico que lo produce.

El flujo que disminuye por movimiento a la derecha induce flujo a la izquierda en la espira.

El flujo que aumenta a la izquierda induce flujo a la derecha en la espira.

Ejemplo 3: Use la ley de Lenz para determinar la direccin de la corriente inducida a travs de R si se cierra el interruptor del circuito siguiente (B creciente).Interruptor cerrado. Cul es la direccin de la corriente inducida?

La corriente que se eleva en el circuito de la derecha hace que el flujo aumente a la izquierda, lo que induce corriente en el circuito de la izquierda que debe producir un campo hacia la derecha para oponerse al movimiento. Por tanto, la corriente I a travs del resistor R es hacia la derecha, como se muestra.

Direcciones de fuerzas y FEMs

LIAl mover el alambre con velocidad v en un campo constante B se induce una fem. Note la direccin de I.De la ley de Lenz se ve que se crea un campo inverso (afuera). Este campo genera sobre el alambre una fuerza hacia la izquierda que ofrece resistencia al movimiento. Use la regla de fuerza de la mano derecha para mostrar esto.

3.- El flujo magntico que cruza una espira de alambre vara de 0.002 wb a 0.004 wb en 0.03 segundos. Qu fem media se induce en el alambre?DatosFrmulaSustitucin.

4.- Calcular el nmero de espiras que debe tener una bobina para que al recibir una variacin del flujo magntico de 8 x10-4 webers en 0.03 seg se genere en ella una fem media inducida de 12 volts.DatosFrmula Sustitucin.

5.- Calcular el tiempo necesario para efectuar una variacin de 60 x10-4 Wb en el flujo magntico, al desplazarse una bobina de 500 vueltas entre los polos de un imn en forma de herradura, el cual genera una fem media inducida de 20 volts.

Datos Frmula Sustitucin.

6.- Calcular la velocidad con que se mueve un alambre de 15 cm perpendicularmente a un campo cuya induccin magntica es de 0.35 teslas al producirse una fem media inducida de 0.5 volts.

DatosFrmula Sustitucin.