Inducción Electromagnética: Fundamentos, Leyes de Faraday y Lenz, Corrientes de Foucault y Autoinducción
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Inducción Electromagnética
Los fenómenos de inducción, investigados por Henry y Faraday, llevaron al descubrimiento de las corrientes inducidas, base fundamental de la industria eléctrica actual.
Síntesis de los Fenómenos de Inducción
A continuación, se describen las observaciones clave:
- Sea un circuito inerte en el que se intercala un galvanómetro. Si se acerca o aleja un imán, se observará en él el paso de la corriente.
- Se puede observar el mismo fenómeno con un solenoide (bobina) por el que circula una intensidad de corriente.
- También se puede originar corriente sin existir movimiento entre el solenoide y el conductor. Basta con que por el solenoide circule corriente de intensidad variable, lo que se consigue mediante un reóstato intercalado entre el generador y dicho solenoide.
En todas las experimentaciones anteriores, el común denominador es la producción de corriente eléctrica. Según esto, se establece que: siempre que varíe el flujo magnético a través de un circuito cerrado, se originará en él una fuerza electromotriz inducida.
Ley de Faraday
El valor de la fuerza electromotriz inducida es independiente de las causas que provocan la variación de flujo y solamente depende de la mayor o menor rapidez con que varía el flujo a través de la superficie limitada por el circuito y del número de espiras que este posee.
La fórmula que describe esta ley es:
E = -N dΦ/dt
Ley de Lenz
El sentido de las corrientes inducidas es tal que sus acciones electromagnéticas tienden a oponerse a las causas que las producen.
Corrientes de Foucault
Las corrientes de Foucault son corrientes eléctricas, cerradas sobre sí mismas, originadas por inducción en los conductores macizos cuando varía el flujo magnético que los atraviesa.
Inconvenientes de las Corrientes de Foucault
- Pérdida de energía.
- Generación de calor.
Aplicaciones y Soluciones
Una aplicación notable son los hornos eléctricos por inducción, utilizados para fundir el núcleo metálico. Para evitar los inconvenientes de estas corrientes en otros dispositivos, los núcleos no deben ser macizos, sino formados por la superposición de láminas de hierro aisladas entre sí, con lo que se evitan las corrientes indeseadas.
Autoinducción (Corrientes Autoinducidas)
Es el fenómeno en virtud del cual una corriente de intensidad variable, llamada corriente principal, crea en su mismo circuito, por inducción, otra corriente denominada corriente autoinducida o extracorriente.
Fuerza Electromotriz Autoinducida
La fuerza electromotriz autoinducida se calcula con la siguiente expresión:
E = -L dI/dt
Unidad de Autoinducción: El Henrio
La unidad de autoinducción es el henrio. Un henrio es la autoinducción de un circuito en el que una corriente cuya intensidad varía 1 amperio en cada segundo produce por autoinducción una fuerza electromotriz de 1 voltio.
Sentido de la Corriente Autoinducida
El sentido de la corriente autoinducida viene dado por la ley de Lenz: si se cierra el circuito, la intensidad varía de 0 a I, y si se abre, varía de I a 0 (extracorriente). Esto se acusa más si en el interior de la bobina se coloca un núcleo de hierro que aumenta el flujo magnético.
Energía Almacenada en una Autoinducción
La energía potencial almacenada en una autoinducción se expresa como:
E_p = 1/2 L I^2
¡EJERCICIO!