Fundamentos de la Inducción Electromagnética: Leyes de Faraday y Lenz

Conceptos Fundamentales de Electricidad y Magnetismo

Definición de Amperio

El Amperio (A) es la intensidad de corriente que, circulando por dos conductores paralelos separados entre sí por 1 metro de distancia, produce sobre cada uno de ellos una fuerza de $2 \cdot 10^{-7} \text{ N}$ por cada metro de longitud del conductor.

Flujo Magnético e Inducción Electromagnética

El flujo magnético es el número de líneas de campo magnético que atraviesan una superficie dada. Se mide en webers (Wb).

Faraday había observado que al mover un imán en el interior de una bobina conectada a un galvanómetro, este indicaba paso de corriente a pesar de que la bobina no estaba conectada a ningún generador. Lo mismo ocurría si la bobina era la que se movía con respecto al imán. Este fenómeno, que denominamos inducción electromagnética, fue interpretado en función de sus líneas de campo y expresado mediante la siguiente ley:

Ley de Faraday

La fuerza electromotriz (FEM) inducida en un circuito es igual a la variación por unidad de tiempo del flujo magnético que lo atraviesa.

Ley de Lenz y Conservación de la Energía

El significado del signo negativo viene dado por la Ley de Lenz: el sentido de la corriente inducida es tal que el campo creado por dicha corriente tiende a oponerse a la variación del flujo magnético que la ha originado.

Esto es un ejemplo más de la tendencia de los sistemas a mantener su estado de equilibrio original mediante fenómenos de acción-reacción, que en definitiva no es más que una consecuencia del principio de conservación de la energía. Así, si alejamos la cara de una bobina del polo norte de un imán, con la consiguiente disminución de flujo magnético, la corriente inducida tenderá a generar un campo magnético que, actuando por esta cara, compense la citada disminución; aparecerá, pues, una cara sur.

El Transformador

El Transformador es el dispositivo encargado de transformar voltajes de mayor a menor intensidad o viceversa. El funcionamiento se basa en la inducción descubierta por Faraday y Henry.

Si situamos dos bobinas próximas la una a la otra y una de ellas (el primario) está conectada a un generador de corriente alterna, cuando se cierre el circuito se inducirá una corriente en la bobina secundaria.

Si entre las dos bobinas intercalamos un núcleo de hierro, el efecto de inducción se ve incrementado, pues el campo magnético se hace más intenso, lo que es debido a las propiedades ferromagnéticas del hierro. Se usan tanto en estaciones eléctricas como en casa, también para transportar la corriente a otros lugares con menos pérdidas.