Descubrimiento de la Corriente Eléctrica por Magnetismo: Experimentos de Faraday

El físico M. Faraday fue el primero en obtener experimentalmente una corriente eléctrica a partir del magnetismo. Sus experimentos pusieron de relieve la estrecha relación entre los campos eléctrico y magnético.

Primer Experimento de Faraday

En su primera experiencia, conectó un hilo conductor a un galvanómetro para medir la corriente inducida al introducir un imán.

• Al acercar el imán a la bobina, aparecía corriente inducida durante el movimiento del imán.
• Si lo alejaba, el sentido de la corriente se invertía.
• Con ambos elementos fijos, no se formaba corriente.

Segundo Experimento de Faraday

En la segunda experiencia, enrolló dos bobinas alrededor de una barra de hierro, una conectada a una batería con interruptor y otra conectada a un galvanómetro.

• Al conectar el interruptor, se induce una corriente en la segunda bobina, por lo que las corrientes circulaban en sentidos contrarios.
• Al desconectar el interruptor, se induce una corriente en la segunda bobina, pero con sentido opuesto a la anterior.

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 atraviesan. Faraday explicó de forma cualitativa el fenómeno de la inducción electromagnética.

Flujo Magnético

La ley que explica este proceso se expresa en función de una magnitud denominada flujo magnético. El flujo magnético (φ) a través de una superficie es una medida del número de líneas de inducción que atraviesan dicha superficie. El cálculo de esta magnitud es distinto en campos uniformes y en campos variables. En campos uniformes, φ = BS cosα.

De las experiencias de Faraday se deduce que la inducción de corriente eléctrica en un circuito es debida a la variación de flujo magnético a través del circuito. Una corriente en el circuito se induce variando cada uno de los factores que intervienen en el flujo (φ = BS cosα): el campo magnético B, la orientación del circuito (α) y el área (S).

Ley de Lenz

La regla para determinar el sentido de la corriente inducida fue establecida por Lenz y se conoce como la Ley de Lenz: El sentido de la corriente inducida es tal que se opone a la causa que la produce.

Al acercar el polo norte de un imán a una espira, incrementamos el flujo magnético a través de la espira. Según la Ley de Lenz, el sentido de la corriente inducida en la espira se opone a este incremento. Podemos deducir que el sentido de la corriente inducida se invierte al alejar el imán.

Ley de Faraday

El fenómeno de la inducción electromagnética puede ser formulado mediante la Ley de Faraday. Para enunciar esta ley es preciso cuantificar la corriente inducida mediante una magnitud física, la fuerza electromotriz inducida o fem inducida, que es la energía que proporciona a la unidad de carga el generador.

La fuerza electromotriz inducida es proporcional a la variación de flujo magnético (Δφ) e inversamente proporcional al tiempo invertido, por lo que la fuerza electromotriz media vale: Para un intervalo de tiempo infinitesimal, 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 ese circuito, cambiada de signo.

El valor de la intensidad inducida en un circuito no solo depende de la variación del flujo magnético, sino también de la resistencia eléctrica del circuito (Ley de Ohm).