Leyes de Faraday y Lenz: Inducción Electromagnética y Transformadores
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Ley de Lenz
La corriente se induce en un sentido tal que los efectos que genera tienden a oponerse al cambio de flujo que la origina. El flujo producido por la corriente inducida se opone a la variación del flujo inductor.
Ley de Faraday
Nos permite calcular el valor de la corriente inducida. La corriente inducida es producida por una fuerza electromotriz (fem) inducida que es directamente proporcional a la rapidez con que varía el flujo inductor y directamente proporcional al número de espiras del inducido.
Funcionamiento de un Transformador
Consiste en dos bobinas arrolladas al mismo núcleo de hierro, y aisladas entre sí. Todo el flujo que pasa a través de una bobina, la primaria, pasa a través de la otra, la secundaria. El flujo del campo magnético creado por la corriente eléctrica de entrada en el interior de la bobina se conduce a través del núcleo de hierro y crea una corriente eléctrica inducida en la bobina del secundario, que es la corriente de salida.
Experimentos de Faraday
Una espira unida a un galvanómetro
Si se aproxima un imán al circuito, la aguja del galvanómetro se desvía, lo que indica el paso de una corriente. Cuanto más rápido es el movimiento del imán, más se desvía la aguja. Si dejamos de mover el imán, el galvanómetro marca cero. Si alejamos el imán, la aguja se mueve, pero en sentido contrario.
Dos espiras, una de ellas tiene un generador
Cuando se cierra el circuito 1, la aguja marca que pasa corriente, esto indica que se ha creado una corriente inducida en el circuito 2. Cuando se abre el interruptor de 1, el galvanómetro se orienta, pero en sentido contrario.
¿Cuál es el sentido de la corriente inducida?
Mediante la ley de Lorentz
Al llevar V sobre B por el menor camino posible, la fuerza va hacia arriba, pero como hay electrones, la F va hacia abajo. Por lo tanto, la intensidad irá hacia arriba.
Mediante la ley de Lenz
Dejamos quieto el conductor, con un imán lo acercamos primero y después lo alejamos por el polo norte, la intensidad va hacia arriba.
Mediante la Fmag = i (L x B)
La F se opone al movimiento, tiende a evitar que el conductor se mueva. Supongamos que la intensidad va hacia abajo, entonces el elemento de corriente (dL) va también hacia abajo. Al llevar L sobre B por el menor camino posible, la Fmag va hacia la derecha, pero eso es imposible porque la V también va hacia la derecha. Por lo tanto, la intensidad va hacia arriba.
Analogías y diferencias entre el campo eléctrico y el campo magnético
Campo Eléctrico
- Fuerza central.
- Consiste en una perturbación del espacio que actúa sobre una carga en reposo o en movimiento.
- La E es radial respecto a la carga.
- Depende del medio.
- Las líneas de fuerza son abiertas y perpendiculares.
- E es conservativo.
Campo Magnético
- No es de fuerzas centrales.
- Consiste en una perturbación del espacio que actúa solo sobre cargas en movimiento.
- La B es perpendicular a dL y r.
- Depende del medio.
- Las líneas de fuerza son cerradas.
- B no es conservativo.