Fundamentos de la Inducción Electromagnética y Funcionamiento de Generadores

Experimentos de Faraday sobre la Inducción Electromagnética

Michael Faraday fue el primero en obtener una corriente eléctrica a partir del magnetismo. Sus investigaciones se resumen en dos experiencias fundamentales:

Primera experiencia: Movimiento de un imán en el interior de una bobina

• Material: Una bobina de hilo conductor, un imán y un galvanómetro.
• Procedimiento: Conectamos los extremos de la bobina a un galvanómetro para poder medir la corriente inducida al introducir y extraer el imán.
• Resultados:
  • a) Si acercamos el imán a la bobina, aparece una corriente inducida durante el movimiento del imán.
  • b) El sentido de la corriente inducida en la bobina se invierte si alejamos el imán.
  • c) Con la bobina y el imán fijos, no observamos corriente inducida alguna.

Se obtienen los mismos resultados si mantenemos fijo el imán y movemos la bobina. Faraday interpretó que lo que hay que variar es el número de líneas de inducción magnética que lo atraviesen.

Segunda experiencia: Cierre y apertura de un circuito eléctrico

• Material: Una barra de hierro, dos bobinas, una batería, un galvanómetro y un interruptor.
• Procedimiento: Se enrollan las bobinas alrededor de la barra K. La primera bobina se conecta a la batería con un interruptor K. La segunda bobina se conecta a un galvanómetro para medir la corriente inducida al cerrar y abrir el interruptor.
• Resultados:
  • a) Al conectar: Las corrientes en las dos bobinas circulan en sentidos contrarios.
  • b) Al desconectar: La corriente inducida tiene sentido opuesto al caso anterior.
  • c) Se demuestra que la inducción de corriente eléctrica en un circuito es debida a campos magnéticos variables.

Generadores eléctricos

Un generador eléctrico es cualquier dispositivo que transforma una determinada forma de energía en energía eléctrica.

El alternador

Se trata de una espira plana que se hace girar mecánicamente a una velocidad angular ω constante en un campo magnético uniforme B creado por imanes permanentes (genera corriente eléctrica alterna).

La espira gira con una velocidad angular constante ω. Por tanto, el ángulo θ puede escribirse como: θ = ωt. Según la ley de Faraday, la fuerza electromotriz inducida es:

La frecuencia de la fuerza coincide con la del movimiento de la espira y viene dada por:

La dinamo

Consiste en una espira plana que se hace girar entre los polos de un imán, de modo que la variación del flujo magnético que atraviesa la espira genera una corriente inducida. Los extremos de la espira están conectados a dos semianillos apoyados sobre dos escobillas. La corriente del circuito externo circula siempre en el mismo sentido.

Tipos de dispositivos

• Motor eléctrico
• El galvanómetro
• Timbre eléctrico