Leyes Fundamentales del Electromagnetismo: Biot-Savart, Ampère, Lenz y Faraday

Ley de Biot-Savart

Para describir circuitos de distintas formas, se asigna un carácter vectorial al producto IdL, denominándolo elemento de corriente. La constante de proporcionalidad k, en este contexto, se denomina permeabilidad (μ₀). Donde:

• I: Intensidad de la corriente.
• dL: Elemento de conductor.
• u: Vector unitario en la dirección de la recta que une el elemento de conductor dL y el punto P, con sentido de dL a P.
• r: Distancia del elemento de conductor dL al punto P.

Teorema de Ampère

Se define la circulación del campo magnético como la integral, a lo largo de una trayectoria cerrada, del producto escalar del vector inducción magnética (B) por el elemento de trayectoria (dL). La circulación del campo magnético sobre cualquier curva cerrada C es igual al producto de la permeabilidad (μ₀) por la intensidad de corriente eléctrica (I_c) que atraviesa la superficie limitada por la curva cerrada C. Este teorema se aplica, por ejemplo, para determinar la inducción magnética de un solenoide.

Ley de Lenz

La inducción de corriente eléctrica en un circuito se debe a la variación del flujo magnético a través del circuito. El sentido de la corriente inducida es tal que se opone a la causa que la produce.

Ley de Faraday

La fuerza electromotriz inducida (FEM) en un circuito es igual a la velocidad con que varía el flujo magnético a través de dicho circuito, cambiada de signo.

Experiencia de Henry

Un campo magnético induce una fuerza electromotriz. Si un conductor se mueve perpendicularmente a un campo magnético, aparece una diferencia de potencial. La fuerza electromotriz inducida queda explicada por la fuerza de Lorentz. Consideremos un conductor de longitud l que se mueve con velocidad constante (v) en un campo magnético uniforme y dirigido hacia el interior del papel. La acumulación de carga negativa en el extremo inferior (N) y de carga positiva en el extremo superior (M) genera un campo eléctrico (E) a lo largo del conductor. La fuerza magnética (f_m) queda compensada con la fuerza eléctrica (F_e). La fuerza electromotriz se mantiene solo mientras el conductor se mueve dentro del campo magnético.

Generadores Eléctricos

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

• Dinamo: Si el generador produce una corriente eléctrica continua.
• Alternador: Si la corriente es alterna.

Otros dispositivos relacionados son:

• Motor eléctrico.
• Galvanómetro.
• Timbre eléctrico.

Autoinducción

Si la intensidad que recorre un circuito eléctrico varía, el campo magnético creado por la corriente y el flujo magnético experimentarán también variaciones. Así, existirá una fuerza electromotriz inducida por la variación de la intensidad del propio circuito. Este fenómeno se denomina autoinducción.

Inductancia

La constante de proporcionalidad en el fenómeno de autoinducción recibe el nombre de inductancia y depende de las características físicas del circuito eléctrico: el tipo de material que lo constituye y su forma geométrica.