JMLC - Chena – IES Aguilar y Cano - Estepa Inducción ... · En las experiencias de Faraday, la corriente eléctrica es inducida por la variación del flujo magnético. 4 Inducción

Fenómeno consistente en provocar o inducir una corriente eléctrica mediante un campo magnético variable.

44 Inducción Inducción electromagnéticaelectromagnética

JMLC - Chena – IES Aguilar y Cano - Estepa

Experiencias de FaradayExperiencias de Faraday

Una bobina conectada a una batería, otra bobina conectada a un galvanómetro. Conectar y desconectar la bobina de la batería.

Mover las bobinas relativamente.

Sólo una bobina conectada a un galvanómetro y acercaralejar un imán o acercaralejar la bobina del imán.

Es el número de líneas del campo magnético que atraviesan una superficie dada.



Flujo magnéticoFlujo magnético

d SEl flujo a través de un elemento de superficie, es: dm=B⋅d S

El flujo total a través de la superficie S será: m=∫SB⋅d S

Para el caso de un campo magnético uniforme y una superficie plana y regular (espira):

m=B⋅S=B⋅S⋅cos

m=N B⋅S=N B⋅S⋅cosUnidad de flujo: T·m2 = Wb (weber)

En las experiencias de Faraday, la corriente eléctrica es inducida por la variación del flujo magnético.



Ley de FaradayLey de Faraday

La fuerza electromotriz (fem), , que da lugar a la corriente eléctrica inducida en un circuito es igual a la rapidez con que varía el flujo magnético a través del mismo:

inducida =−m

t

En las experiencias de Faraday, la corriente eléctrica es inducida por la variación del flujo magnético.

Unidad de fem: Wb/s = V (voltio)

inducida =−dm

dtSi el flujo depende del tiempoSi el flujo depende del tiempo



Ley de LenzLey de Lenz

Es un ejemplo del principio de acciónreacción, consecuencia de la ley de conservación de la energía: ante cualquier variación el sistema tiende a reaccionar oponiéndose a ella.

El sentido de la corriente inducida es tal que el campo magnético creado por dicha corriente tiende a oponerse a la variación de flujo magnético que la ha originado.



Formas de inducir una corrienteFormas de inducir una corriente

Variando el campo magnético (intensificándolo o debilitándolo)

Variando el tamaño de la superficie atravesada por las líneas de campo (espira con lado móvil).

Variando la orientación de la espira en el campo (haciéndola girar en el interior del campo magnético).

m = B S cos



Variando el campo magnéticoVariando el campo magnético

inducida =−m

t=−NS

B t

inducida =−NS dBdt



Variando el tamaño de la superficieVariando el tamaño de la superficie

inducida =−dm

dt=−B dS

dt=−B d lx

dt=−Bl dx

dt=−Blv

lx



Variando la orientación de la espiraVariando la orientación de la espira

(a) (b)

(c) (d)

BS

-BS

m

(a)(b)

(c)

(d)




Con un dispositivo que haga girar la espira con una velocidad angular , el ángulo girado será función de dicha velocidad según:

m = BS cos = BS cos t

Y la fem inducida al girar la espira será:

inducida =−dm

dt=−

d BS cos t dt

= BSsin t

El valor máximo de la fem ocurre cuando sin t=1 ⇒ 0=BS

Y si hacemos girar una bobina con N espiras: inducida = N 0 sin t




inducida = 0sin t

e0

e

I = I 0sin t

I0

I

I =R



¿Por qué se origina una corriente inducida?¿Por qué se origina una corriente inducida?

B

+ + +

+++++

+ ++

+

- - - -

----- -

--

-

--

F+

F-

v

F=q v B Al ser v y B perpendiculares entre sí

Aparece un campo eléctrico, que separa las cargas, y que origina una nueva fuerza (eléctrica) sobre ellas cuyo valor es:

q E=q v BE=v B

Esto da origen a una ddp entre los extremos del conductor, de longitud l de valor:

V=E l

Y sustituyendo en la anterior: V=v B l



Aplicaciones del fenómeno de la inducciónAplicaciones del fenómeno de la inducción

Generadores de corriente:Corriente alterna (C.A.) (A.C.): Cada terminal de la bobina está conectado siempre a la misma escobilla. Al cambiar alternativamente el flujo (de positivo a negativo), cambia la fem también.Corriente continua (C.C.) (D.C.): Los terminales de la bobina se conectan a una única escobilla partida en dos (conmutador). Así aunque cambie el flujo y el sentido de la corriente en la espira, la corriente exterior tiene siempre el mismo sentido.

Un generador de corriente transforma energía mecánica en energía eléctrica.

Motores eléctricos: Transforman energía eléctrica en energía mecánica.



TransformadoresTransformadoresSon dispositivos que pueden elevar la tensión que se les suministre a la entrada (elevador) o bien reducirla (reductor); es decir, son capaces de “transformar tensiones” (o voltajes).

En el primario

V 1=−N 1

dm

d tV 2=−N 2

d m

d t

V 1

N 1

=V 2

N 2

El voltaje de salida de un transformador depende del voltaje de entrada y de la relación entre el número de espiras de la bobina secundaria y la primaria

En el secundario



La unificación de MaxwellLa unificación de Maxwell

1. Teorema de Gauss para el campo eléctrico

Un campo magnético variable con el tiempo induce otro eléctrico proporcional a la rapidez con que cambia el flujo magnético y perpendicular a aquel.Un campo eléctrico variable con el tiempo induce otro magnético proporcional a la rapidez con que cambia el flujo eléctrico y perpendicular a aquel.

∮ E⋅d S= q0

∮ B⋅d S=0

∮ E⋅d l=−dB

d t∮ B⋅d l=0 I00

d E

d t

2. Teorema de Gauss para el campo magnético

3. Ley de Faraday 4. Ley de Ampère-Maxwell

Documents

JMLC - Chena – IES Aguilar y Cano - Estepa Inducción ... · En las experiencias de Faraday, la corriente eléctrica es inducida por la variación del flujo magnético. 4 Inducción