Principios de Inducción Electromagnética: Experimentos y Leyes Fundamentales

Experiencias de Faraday

Primera Experiencia: Movimiento de un Imán en el Interior de una Bobina

Material

• Bobina de hilo conductor
• Imán
• Galvanómetro

Procedimiento

Conectamos los extremos de la bobina a un galvanómetro para poder medir la corriente inducida al introducir y extraer el imán.

Resultados

1. Si acercamos el imán a la bobina, aparece una corriente inducida durante el movimiento del imán.
2. El sentido de la corriente inducida en la bobina se invierte si alejamos el imán.
3. Con la bobina y el imán fijos, no observamos corriente inducida alguna.

Con estas experiencias, la intensidad de la corriente inducida depende de la velocidad con la que movamos el imán, de la intensidad del campo del imán y del número de espiras.

Segunda Experiencia: Cierre y Apertura de un Circuito Eléctrico

Material

• Una barra de hierro
• Dos bobinas
• Una batería
• Galvanómetro
• Un interruptor

Procedimiento

Se enrollan las dos bobinas alrededor de la barra de hierro. 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

1. Al conectar el interruptor, se induce una corriente eléctrica en la segunda bobina. Las corrientes en las bobinas circulan en sentidos contrarios.
2. Al desconectar el interruptor, se induce de nuevo una corriente eléctrica en la segunda bobina. Ahora la corriente inducida tiene sentido opuesto a la del caso anterior.
3. Se induce corriente en la segunda bobina mientras aumenta o disminuye la intensidad de corriente en la primera bobina, pero no mientras se mantiene constante. Esto demuestra que la inducción de corriente eléctrica en un circuito es debida a campos magnéticos variables.

Las dos experiencias nos permiten comprender el fenómeno de la inducción electromagnética.

La inducción electromagnética consiste en la aparición de una corriente eléctrica en un circuito cuando varía el número de líneas de inducción magnética que lo atraviesa.

1.2 Flujo Magnético

El flujo magnético, a través de una superficie, es una medida del número de líneas de inducción que atraviesan dicha superficie.

• Campo uniforme y superficie plana

Definimos el vector como u perpendicular a la superficie y de módulo igual al valor de esta superficie.

En el SI, el flujo se mide en weber.

1.3 Ley de Lenz

La inducción de corriente eléctrica es debida a la variación de flujo magnético a través del circuito.

Podemos inducir una corriente en el circuito variando cada uno de los tres factores que intervienen en la expresión matemática del flujo.

La regla para determinar el sentido de la corriente se establece con la Ley de Lenz:

El sentido de la corriente inducida es tal que se opone a la causa que la produce.

1.4 Ley de Faraday

Para enunciar esta ley, es preciso cuantificar la corriente inducida mediante una magnitud física. Esta magnitud podría ser la intensidad de corriente, pero depende de la resistencia del material que forma el circuito.

Para un intervalo de tiempo, la fuerza electromotriz instantánea viene dada por la Ley de Faraday:

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