Fundamentos del Flujo Magnético y la Inducción Electromagnética

Flujo de campo magnético

Se define el flujo magnético (Φ) a través de una superficie como el número de líneas de fuerza que atraviesan dicha superficie. El representante vectorial de una superficie es el vector S. Para una superficie plana, el vector S es perpendicular a la superficie y su módulo es el área de la misma.

El flujo magnético a través de una superficie plana creada por un campo uniforme (B = cte) corresponde al producto escalar B · S, donde B es el vector del campo magnético y S el representante vectorial de la superficie (fórmula: Φ = B · S · cos(θ)).

Flujo en superficies cerradas y Leyes de Maxwell

El flujo de campo magnético a través de una superficie cerrada es nulo. La razón por la que el flujo a través de una superficie cerrada es cero es que entran tantas líneas de fuerza como salen, consecuencia de la inexistencia de monopolos magnéticos y, por tanto, de que las líneas de fuerza del campo magnético son cerradas. Este resultado constituye la segunda ley de Maxwell.

Generador eléctrico: FEM y Ley de Ohm

Funcionamiento del generador

Un generador eléctrico es un dispositivo que transforma en energía eléctrica (manifestada en forma de corriente eléctrica) otra clase de energía. La energía transformada puede ser:

• Química: como en las pilas ordinarias.
• Térmica.
• Mecánica.
• Radiante.

Fuerza electromotriz (FEM)

La fuerza electromotriz de un generador (FEM) se representa por E (o ε) y se define como la energía (química, térmica, etc.) transformada en energía eléctrica por unidad de carga. La FEM se mide en Voltios (V). En el caso de una pila ordinaria, la FEM puede aproximarse a la diferencia de potencial entre sus polos.

Ley de Ohm en circuitos

Supondremos un circuito alimentado por un generador de FEM E (V) recorrido por una intensidad I (A). Supondremos que toda la resistencia del circuito, incluida la resistencia interna del generador, se concentra en una resistencia R, medida en ohmios (símbolo Ω). La relación se define como: E = I · R.

Ley de Faraday-Henry y Lenz

En todas las formas descritas para crear una corriente inducida se produce un hecho común: en todos los casos se modifica el flujo magnético (Φ) que atraviesa el circuito. El cambio de flujo magnético se relaciona con la fuerza electromotriz asociada a la corriente inducida mediante la ley de Faraday-Henry.

La FEM creadora de la corriente inducida en un circuito es igual a la derivada del flujo magnético a través de ese circuito cambiada de signo. El signo negativo de la ley de Faraday-Henry recoge el contenido de la ley de Lenz. Según esta, el sentido de la corriente inducida es tal que se opone al cambio que la originó.