Fundamentos de la Inducción Electromagnética: FEM, Ley de Lenz y Corrientes de Foucault

Principios Fundamentales de la Inducción de Tensión

Generador de Tensión

Si una barra conductora se mueve dentro de un campo magnético de tal manera que corta las líneas de campo magnético de forma transversal, se ejerce una fuerza sobre los electrones libres del conductor. Esta fuerza los pone en movimiento, lo que resulta en una acumulación de electrones. En la barra conductora se produce una tensión mientras se mantenga el movimiento dentro del campo magnético.

Fuerza Electromotriz (FEM)

El movimiento mecánico de un conductor en un campo magnético lo convierte en una fuente de tensión. Esta tensión recibe el nombre de Fuerza Electromotriz (FEM). Su símbolo es E y su unidad es el Volt (V).

• El fenómeno de generar tensión mediante campos magnéticos se denomina inducción (o inducir), y el proceso se llama inducción de tensión.
• Un campo de aplicación importante de la inducción de tensión es la transformación de energía mecánica en eléctrica.

El Bucle Conductor

Si se desea aprovechar la FEM inducida en una barra conductora, esta debe formar parte de un circuito cerrado al que se le conecta un instrumento de medición. Este circuito recibe el nombre de bucle conductor.

En un bucle conductor se induce una FEM si el flujo magnético que lo atraviesa cambia.

Ley de Lenz

La Ley de Lenz establece que una corriente de inducción, generada como consecuencia de un cambio en el flujo magnético, está dirigida siempre de tal modo que el campo magnético excitado por esta corriente reacciona contra el cambio de flujo, es decir, contra su causa.

Componentes y Aplicaciones

La Bobina

El bucle conductor simple consta de una espira cerrada conectada a un instrumento de medición. Con magnitudes de velocidad (v) y de inducción magnética (B) típicas, la FEM inducida es relativamente pequeña. Por ello, se utilizan bucles conductores de varias espiras para obtener tensiones más altas.

El extremo de un bucle conductor es a la vez el comienzo de la siguiente espira, de tal modo que las FEM inducidas en las espiras se suman, obteniendo la FEM total de la bobina.

Blindaje Magnético y Corrientes Parásitas

La FEM inducida mediante campos magnéticos alternos en un bucle conductor puede perturbar el circuito eléctrico, pudiendo producir zumbidos en instalaciones de radio o telecomunicación. Para proteger contra esta inducción de tensión perturbadora, los conductores se suelen trenzar con otras líneas del circuito a proteger.

Corrientes de Foucault

Los campos magnéticos variables inducen una FEM y, con ello, una corriente de inducción en circuitos cerrados y en todo cuerpo conductor que se encuentre dentro de un campo electromagnético. Las tensiones inducidas por el flujo alterno, debido a la baja resistencia dinámica, provocan unas corrientes de inducción conocidas como corrientes de Foucault o corrientes parásitas.

Mitigación de Pérdidas

Estas corrientes parásitas producen calentamiento en el núcleo metálico, lo que reduce el desempeño eficaz del sistema. Aunque estas pérdidas no pueden eliminarse, sí pueden disminuirse. Esto se logra:

1. Laminando los núcleos de hierro en láminas individuales.
2. Colocando estas láminas de forma transversal a las posibles conducciones eléctricas.
3. Aislándolas entre sí con barniz.