LEY DE FARADAY Y LEY DE LENZ
Hay varias maneras de inducir una corriente en un conductor, al dejar caer un imán dentro de una bobina o espira de alambre se genera una corriente en la espira que se puede comprobar a través de la gráfica resultante.
Se dice que la corriente inducida en una espira se crea a partir de una Fuerza Electromotriz (FEM) inducida y que se debe a la inducción electromagnética. Una FEM representa la energía capaz de conducir cargas en torno a un circuito. En el caso del imán en movimiento y una espira estacionaria, la energía mecánica se convierte en energía eléctrica.
Los experimientos de Inducción Magnética fueron llevados a cabo al rededor del año 1830 por Michael Faraday en Inglaterra, de ahí el nombre de la “Ley de Faraday”. Él comprobó que el factor importante en la inducción electromagnética era el intervalo del tiempo del cambio en el campo electromagnético a través de la espira. En otras palabras: “Se puede producir una FEM inducida en una espira si se cambia el campo magnético, es decir, si se cambia el número de líneas del campo que pasan a través de la espira” .
Debido a que la FEM inducida en una espira depende del cambio en el número de líneas de campo que lo atraviesan, la capacidad para cuantificar el número de líneas a través de la espira en cualquier momento puede ser de gran utilidad.
El número de líneas del campo a través de la espira depende de su orientación con respecto al campo B. Para describir esto se utiliza un vector A normal al plano de la espira, que será el vector de área y cuya magnitud es igual al área de la espira. La orientación de la espira se puede describir por el ángulo θ, que es en ángulo entre A y B.
En general, una medida relativa del número de líneas de campo que pasan a través de un área determinada está dada por el flujo magnético (Φ) que se define como:
Φ = B A cos θ
Si B y A son paralelas, entonces θ = 0 y en este caso el flujo magnético es el máximo (Φ = B A). Y cuando B y A son perpendiculares no habrá líneas de campo que pasen por el área determinada, entonces Φ = 0.
A partir de sus experimentos, Faraday llegó a la conclusión de que la FEM inducida en una espira en un intervalo de tiempo depende del número de líneas de campo a través de la espira. O el cambio del flujo magnético en un intervalo de tiempo.
Ley de Faraday
Que es lo mismo que decir que ΔΦ es el cambio en el flujo a través de N espiras de alambre en un tiempo Δt. ξ es entonces, un valor promedio sobre el intervalo de tiempo Δt. El signo menos de la ecuación indica la polaridad de la FEM inducida que se encuentra si se considera la corriente inducida y su efecto de acuerdo con la Ley de Lenz.
“Una FEM inducida da origen a una corriente cuyo campo magnético es opuesto al cambio en el flujo que la produjo”.
Es decir, si el flujo aumenta, la bobina lo disminuirá, si disminuye lo aumentará. Para conseguir estos efectos tendrá que generar corrientes que, a su vez generen el flujo que se oponga a la variación. Se dice entonces que en la bobina ha aparecido una “Corriente Inducida” y por lo tanto una Fuerza Electromotriz Inducida.
Se ha realizado el experimento y se ha obtenido que los picos en la gráfica y su área bajo la curva cambian en relación al movimiento del imán al hacer el experimento.
Como se puede observar, la gráfica muestra un pico máximo en 6,8 Voltios. Valor máximo alcanzado por el sistema. El trazo que observamos en la gráfica es la FEM en función del tiempo. Aplicando la Ley de Faraday tenemos entonces que:
Después de integrar con respecto al tiempo el resultado es el flujo del campo magnético, lo cual significa el área bajo la curva que vemos en la figura 1.
Teniendo en cuenta la Ley de Lenz podemos explicar por qué el pico de entrada y salida en la gráfica son opuestos.
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