La intensidad de una fem inducida depende de dos factores

 En la investigación científica, pudise observar que cuando el imán se mieve al interior de la bobina, se genera una corriente eléctrica, que se hace eviente al encenderse el diodo. Este fenómeno fue observado en 1831 por Michael Faraday. El comprobó que es posible obtener corriente a partir de flujo magnético variable, llamado inducción electromagnética.Este descubrimiento, además de ser fundamental para el desarrollo del electromagnetismo, permitía, por primera vez, generar corriente sin depender de reacciones químicas, como las producidas en una pila.

Experimento de Faraday

Faraday construyo una bobina y conecto los terminales a un galvanómetro. Este instrumento detecta el paso de corriente eléctrica y su aguja, ibucada en el centro, se orienta hacia la izquierda o la derecha, de acuerdo con el sentido de la corriente. En el interior de la bobina, introdujo un imán de barra que hizo entrar y salir.Faraday noto que la aguja del galvanómetro no se movía cuando el imán estaba en reposo en el interior de la bobina, sin embargo se producía un golpe eléctrico al introducir el imán y otro en sentido contrario al sacar el imán. La explicación de este fenómeno es que al introducir el imán se produce una diferencia de potencial eléctrico llamado fem.
Esta diferencia de potencial genera un golpe de corriente, cuya dirección depende del
sentido del movimiento de este. La interpretación que dio Faraday a este experimento es que la aparición de la corriente se debía a la variación en el número de líneas de campo magnético enlazadas por la bobina al mover el imán.

Flujo magnético

El concepto de flujo lo introdujo el matemático y físico alemán Carl Friedrich Gauss y fue aplicado por Faraday para explicar los fenómenos de inducción a partir de los cambios que experimentaban las líneas de campo gnético. De esta manera, el flujo magnético corresponde al número de líneas de campo magnético que atraviesan una determinada superficie.Se designa con la letra griega y se expresa de la siguiente forma:

En que A es el área de la superficie, es el campo magnético uniforme donde la superficie se encuentra inmersa, ƒÆ es el ángulo formado entre el vector campo magnético y el vector normal a la superficie. En el SI, la unidad de medida para el flujo magnético es el weber (Wb), en honor del físico alemán Wilhelm Weber

Fem inducida en un circuito

A partir de sus experimentos, Faraday demostró que si el flujo magnético cambia bruscamente (por ejemplo, al mover un imán rápidamente), la intensidad de corriente inducida aumenta. Para cuantificar lo anterior, Faraday propuso una expresión que es conocida como ley de inducción o ley de Faraday, que sostiene que la fem (fuerza electromotriz) inducida (ƒÃ) es proporcional a la rapidez de cambio del flujo magnético que atraviesa un circuito:

Fuerza electromotriz inducida en un conductor en movimiento

Cuando un conductor recto se mueve en presencia de un campo magnético (ver figura), se induce una fem debido a la fuerza magnética que experimentan las cargas dentro del conductor. Así, las cargas negativas experimentan una fuerza hacia abajo, lo cual produce una inducción del conductor (queda cargado positivamente arriba y negativamente abajo) que es responsable de la diferencia de potencial o fem inducida. Si una barra conductora de longitud l se mueve hacia la derecha con velocidad constante y recorriendo una longitud horizontal x, sobre dos rieles conductores fijos y de resistencia despreciable, en presencia de un campo magnético , perpendicular al plano, es posible determinar la fem inducida.

Fuerza electromotriz inducida en un conductor en movimiento:

Cuando un conductor recto se mueve en presencia de un campo magnético (ver figura), se induce una fem debido a la fuerza magnética que experimentan las cargas dentro del conductor. Así, las cargas negativas experimentan una fuerza hacia abajo, lo cual produce una inducción del conductor (queda cargado positivamente arriba y negativamente abajo) que es responsable de la diferencia de potencial o fem inducida. Si una barra conductora de longitud l se mueve hacia la derecha con velocidad constante y recorriendo una longitud horizontal x, sobre dos rieles conductores fijos y de resistencia despreciable, en presencia de un campo magnético , perpendicular al plano, es posible determinar la fem inducida. B l v
transformadores
En los cargadores de celulares y en los cables de computadores portátiles es posible leer información como la indicada en la imagen de la derecha. Algo hay dentro de estos dispositivos que permite que un computador que requiere de una diferencia de potencial de 12 V (output) para funcionar, pueda hacerlo enchufado a la red eléctrica domiciliaria de 220 V (input). Similar es el caso de una persona que, por ejemplo, compra un televisor por Internet en Estados Unidos, donde la red eléctrica domiciliaria es de 110 V y los aparatos eléctricos están diseñados para dicha diferencia de potencial. No se puede abrir la caja en la que viene embalado y enchufarlo, haciéndose necesario el uso de un dispositivo llamado transformador. El transformador corresponde a una de las aplicaciones más importantes de las leyes de Faraday y de Lenz y ha permitido el desarrollo y la masificación de los circuitos de corriente alterna, tanto a nivel doméstico como industrial. Esencialmente es un dispositivo que permite convertir una pequeña fem aplicada en una fem grande, o viceversa. Un transformador es muy simple en cuanto a su estructura, consta de dos conductores esmaltados, generalmente cobre, enrollados alrededor de un núcleo de hierro, tal como se observa en la figura. Dichos enrollados, devanados o bobinas están eléctricamente aislados entre sí: La bobina conectada a la fuente de voltaje de entrada tiene N1 vueltas y se conoce como devanado primario o simplemente primario. La otra bobina tiene N2 vueltas, se llama secundario y es la que se conecta a algún artefacto eléctrico (por ejemplo, un computador de resistencia R).

Análisis del funcionamiento de un transformador:

A través de la bobina primaria se hace circular una corriente alterna que genera un flujo magnético variable en dicha bobina. La magnitud
del flujo y su variación dependerá del nivel de voltaje aplicado (ΔV1) y del número de vueltas de la bobina (N1). El núcleo de hierro conduce las líneas de campo magnético de forma que la mayoría de ellas pasan a través de la segunda bobina, inducíéndose en ella una diferencia de potencial o fem (ΔV2) que depende del número de vueltas (N2). Esto implica que la variación de flujo magnético es equivalente tanto para la bobina primaria como para la secundaria. Dado que la variación del flujo magnético en cada espira y el área transversal del núcleo en ambos lados del transformador son iguales, la diferencia de potencial medida entre los extremos de cada bobina difiere solo a causa del número de vueltas de cada uno. De acuerdo con la ley de inducción de Faraday y Lenz, el voltaje ΔV1 de la bobina en el primario, es:

De forma similar, la fem inducida a través de la bobina secundaria será:

Determinando el cociente de ambas expresiones, resulta la ecuación del transformador:

Cuando N2> N1, el voltaje de salida ?V2 excede al de entrada ?V1, por lo que el transformador es un elevador, y cuando N2< n1,="" el="" voltaje="" de="" salida="" es="" menor="" que="" el="" voltaje="" de="" entrada,="" por="" lo="" que="" es="" un="" transformador="" reductor.="" por="" tanto,="" eligiendo="" de="" manera="" adecuada="" el="" número="" de="" vueltas="" de="" ambos="" enrollados="" es="" posible="" obtener="" los="" niveles="" de="" voltaje="" deseados.="">

Análogamente, se puede establecer una relación entre las corrientes del primario y del secundario. Como la energía se conserva, la potencia es igual en ambos lados del transformador, por lo que se puede establecer la siguiente relación:

P1= P2

Expresando la potencia en función de voltajes y corrientes:

ΔV1 · I1= ΔV2· I2

donde la relación entre las corrientes estará dada por:

Luego, se puede escribir:

Transmisión de energía eléctrica

Gracias a la utilización del transformador, es posible el extenso uso de la corriente alterna en los sistemas eléctricos, pues permite que la generación de energía se haga a un voltaje que resulte económico, la transmisión a niveles adecuados de voltaje y corriente para disminuir las pérdidas por calor (alto voltaje y baja intensidad de corriente), así como su posterior utilización a niveles de voltaje que dependen de cada aplicación específica. El transformador, en definitiva, recibe energía a un cierto nivel de tensión y corriente y lo entrega a otro nivel.