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Proyecto Mecesup

                                                       
 



Figura (2): La aguja del amperímetro A se desvía momentaneamente cuando se abre o se cierra el circuito S. No existe movimiento físico de las bobinas.

Si utilizamos el extremo del polo sur de un imán en vez del extremo del polo norte, el experimento funciona como acabamos de describir, sólo que las deflexiones se invierten. Cuánto mas rápidamente movamos el imán, mayor será la lectura del amperímetro. Experimentos posteriores revelan que lo significativo es el movimiento relativo del imán y de la bobina. No importa si movemos el imán hacia la bobina o la bobina hacia el imán.

La corriente que aparece en este experimento recibe el nombre de corriente inducida y se dice que la crea una fuerza electromotriz inducida. Nótese que no hay baterías en ninguna parte del circuito. Basándose en experimentos como el anterior, Faraday dedujo la ley que permite determinar la magnitud y la dirección de las fuerzas electromotrices inducidas. Son muy importantes en la práctica. Hay muchas probabilidades de que las luces del cuarto donde el lector está leyendo este libro sean encendidas por una fuerza electromotriz inducida que produce un generador eléctrico comercial.

En otro experimento se emplea el aparato de la figura 2. Las bobinas se colocan juntas pero en reposo una respecto a la otra. Cuando cerramos el interruptor S, creando así una corriente estacionaria en la bobina derecha, la aguja del amperímetro en la bobina izquierda se desvía momentáneamente. Cuando abrimos el interruptor, y al hacerlo interrumpimos esta corriente, la aguja del amperímetro vuelve a desviarse unos instantes, sólo que en dirección contraria. Ninguna parte del aparato se mueve físicamente en este experimento.

Los experimentos revelan que existe una fuerza electromotriz inducida en la bobina izquierda de la figura 2, siempre que cambie la corriente en la bobina derecha. La rapidez con que cambia esta corriente, y no su magnitud, es lo que ocasiona este tipo de fuerza electromotriz.

La característica común de los experimentos anteriores es el movimiento o el cambio. El imán en movimiento o el cambio de corriente es lo que produce la fuerza electromotriz inducida. En la siguiente sección ofrecemos el fundamento matemático de estos efectos.

 
La Ley de Inducción de Faraday

Imagine que hay líneas de campo magnético provenientes del imán de barra de la figura 1 y de la espira derecha de corriente de la figura 2. Algunas de estas líneas cruzan la bobina izquierda en ambas figuras.

El número de las líneas del campo magnético que pasan por la bobina izquierda cambia al mover el imán de la figura 1 o al abrir o cerrar el interruptor de la figura 2. Tal como los experimentos de Faraday demstraron o como el método de líneas del campo nos ayuda a visualizar, el cambio del número de líneas de campo que pasan por una espira de circuito es lo que induce la fuerza electromoriz en ella.En concreto, la rapidez del cambio en el número de líneas del campo que pasan a través de la espira es lo que causa la fuerza electromotriz inducida.

Para hacer cuantitativa la afirmación anterior introducimos el flujo magnético ΦB . A semejanza del flujo eléctrico , el flijo magnético puede considerarse como una medida del número de líneas que cruzan una superficie. En analogía con el flujo eléctrico, el flujo magnético en cualquier superficie se define así

Aquí dA es un elemento de área de la superficie (que aparece en la figura 3), y se realiza la integración en la superficie donde queremos calcular el flujo (por ejemplo, la encerrada por la espira en la figura 1). Si el campo magnético tiene una magnitud y dirección constantes en la superficie plana A, el flujo puede escribirse

donde θ es el ángulo entre la normal a la superficie y la dirección del campo.

La unidad del flujo magnético en el SI es tesla metro2 , que se indica con el nombre weber(cuya abreviatura es Wb), es decir,

1 weber = 1 tesla metro2 .

Al invertir la relación anterior, vemos que la tesla equivale a weber/metro2 , unidad que se usaba en los campos magnéticos antes de adoptar el tesla  como la unidad del SI.

En relación con el flujo magnético, la fuerza electromotriz inducida en un circuito está dada por la ley de inducción de Faraday:

En un circuito la magnitud de la fuerza electromotriz inducida es igual a la rapidez con que el flujo magnético a través de este círculo cambia con el tiempo.

       

                                                                        

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