Fonaments de l'Electromagnetisme: Llei de Faraday, Lenz i Coulomb

1. Càrrega elèctrica i Llei de Coulomb

Càrrega elèctrica: Es denomina càrrega elèctrica o quantitat d'electricitat (q) a l'excés o defecte d'electrons que presenta un cos respecte a l'estat neutre.

Llei de Coulomb: La força amb què es repel·leixen o s'atrauen dues càrregues és directament proporcional al producte de les càrregues i inversament proporcional al quadrat de la distància que les separa.

Camp elèctric: Es diu que hi ha un camp elèctric en la regió de l'espai que envolta una càrrega o un cos electritzat quan es produeixen forces d'atracció o repulsió sobre altres càrregues o cossos electritzats.

• Intensitat de camp elèctric (E⃗): Es defineix en un punt com la força que actua sobre la unitat de càrrega testimoni positiva col·locada en aquest punt.
• Potencial elèctric (V): Es defineix com l'energia potencial que adquiriria la unitat de càrrega testimoni positiva col·locada en aquest punt.

Teorema de Gauss

El teorema de Gauss fa ús del concepte de flux del camp elèctric:

• El flux del camp elèctric (Φ) és una mesura del nombre de línies de força que travessen una superfície donada.

Aplicacions del teorema de Gauss

• Esfera uniformement carregada.
• Fil conductor carregat i indefinit.
• Pla indefinit carregat uniformement.

2. Llei de Faraday

De les experiències anteriors es pot extraure la següent conclusió:

Si hi ha una variació del flux magnètic que travessa un circuit, apareix un corrent elèctric induït, el sentit del qual depèn de si el flux magnètic augmenta o disminueix.

A mesura que s'acosta l'imant a la bobina, augmenta el flux magnètic a través de les superfícies de les espires.

3. Llei de Lenz

El signe que apareix a la llei de Faraday és conseqüència de la llei de Lenz i és indicatiu del sentit del corrent que s'indueix. Segons aquesta llei:

“El sentit del corrent induït és tal que el camp creat per aquest corrent tendeix a oposar-se a la variació del flux magnètic que l'ha originat” (Acció i Reacció en electromagnetisme).

Quan apropem la cara nord d'un imant a una espira, el corrent induït presenta un sentit tal que el camp magnètic creat per ell origina unes línies d'inducció (B⃗) que s'oposen a l'augment de flux entrant.