¿Qué es la Ley de Faraday
La ley de inducción electromagnética de Faraday (denominado La ley de Faraday) es una ley básica de electromagnetismo prediciendo cómo un campo magnético interactuará con un El circuito eléctrico… para producir una fuerza electromotriz (EMF). Este fenómeno se conoce como inducción electromagnética.
La ley de Faraday establece que una corriente será inducida en un conductor que está expuesto a un campo magnético cambiante. La ley de Lenz de inducción electromagnética afirma que la dirección de esta corriente inducida será tal que el campo magnético creado por la corriente inducida se opone a el campo magnético cambiante inicial que lo produjo. La dirección de este flujo de corriente puede ser determinada usando La regla de la mano derecha flamenca.
La ley de inducción de Faraday explica el principio de funcionamiento de transformadores, motores, generadoresy inductores. La ley lleva el nombre de Michael Faraday, que realizó un experimento con un imán y una bobina. Durante el experimento de Faraday, descubrió cómo los CEM son inducidos en una bobina cuando el flujo pasando a través de los cambios de la bobina.
El experimento de Faraday
En este experimento, Faraday toma un imán y una bobina y conecta un galvanómetro a través de la bobina. Al comienzo, el imán está en reposo, por lo que no hay desviación en el galvanómetro, es decir, la aguja del galvanómetro está en la posición central o cero. Cuando el imán se mueve hacia la bobina, la aguja del galvanómetro se desvía en una dirección.
Cuando el imán se mantiene estacionario en esa posición, la aguja del galvanómetro vuelve a la posición cero. Ahora cuando el imán se aleja de la bobina, hay una cierta desviación en la aguja pero en dirección opuesta, y de nuevo cuando el imán se mantiene estacionario, en ese punto con respecto a la bobina, la aguja del galvanómetro vuelve a la posición cero. De manera similar, si el imán se mantiene estacionario y la bobina se aleja, y hacia el imán, el galvanómetro muestra de manera similar la desviación. También se ve que cuanto más rápido sea el cambio en el campo magnético, mayor será el EMF inducido o voltaje en la bobina.
| Posición del imán | La desviación en el galvanómetro |
| Imán en reposo | No hay desviación en el galvanómetro |
| El imán se mueve hacia la bobina | La desviación en el galvanómetro en una dirección |
| El imán se mantiene estacionario en la misma posición (cerca de la bobina) | No hay desviación en el galvanómetro |
| El imán se aleja de la bobina | La desviación en el galvanómetro pero en la dirección opuesta |
| El imán se mantiene estacionario en la misma posición (lejos de la bobina) | No hay desviación en el galvanómetro |
Conclusión: A partir de este experimento, Faraday concluyó que siempre que hay un movimiento relativo entre un conductor y un campo magnético, el enlace de flujo con una bobina cambia y este cambio en el flujo induce un voltaje a través de una bobina.
Michael Faraday formuló dos leyes sobre la base de los experimentos anteriores. Estas leyes se llaman Las leyes actuales de inducción electromagnética.
La primera ley de Faraday
Cualquier cambio en el campo magnético de una bobina de alambre hará que se induzca un EMF en la bobina. Este EMF inducido se llama EMF inducido y si el director se cierra el circuito, el actual también circulará por el circuito y esta corriente se llama corriente inducida.
Método para cambiar el campo magnético:
- Moviendo un imán hacia o lejos de la bobina
- Al mover la bobina dentro o fuera del campo magnético
- Al cambiar el área de una bobina colocada en el campo magnético
- Al girar la bobina con respecto al imán
La Segunda Ley de Faraday
Establece que la magnitud de la EMF inducida en la bobina es igual a la tasa de cambio de flujo que se vincula con la bobina. La unión del flujo de la bobina es el producto del número de vueltas en la bobina y el flujo asociado a la bobina.
Fórmula de la Ley de Faraday
Considere que un imán se está acercando a una bobina. Aquí consideramos dos instantes en el tiempo T1 y el tiempo T2.
La unión del flujo con la bobina en tiempo,
Enlace de flujo con la bobina en el tiempo,
Cambio en la vinculación del flujo,
Dejemos que este cambio en la vinculación del flujo sea,
Así que, el cambio en la vinculación del flujo
Ahora la tasa de cambio de la vinculación del flujo
Tomando el derivado en el lado derecho conseguiremos
La tasa de cambio de la vinculación del flujo
Pero según la ley de Faraday de inducción electromagnética, la tasa de cambio de flujo La vinculación es igual a la EMF inducida.
Considerando la Ley de Lenzs.
Dónde:
- Flujo en Wb = B.A
- B = intensidad del campo magnético
- A = área de la bobina
Cómo aumentar los CEM inducidos en una bobina
- Aumentando el número de vueltas en la bobina, es decir N, de las fórmulas derivadas arriba se ve fácilmente que si se aumenta el número de vueltas en una bobina, la emf inducida también aumenta.
- Al aumentar la fuerza del campo magnético es decir, B rodeando la bobina. Matemáticamente, si el campo magnético aumenta, el flujo aumenta y si el flujo aumenta, también aumentará la emf inducida. Teóricamente, si la bobina pasa a través de un campo magnético más fuerte, habrá más líneas de fuerza para que la bobina se corte y por lo tanto habrá más EMF inducido.
- Aumentando la velocidad del movimiento relativo entre la bobina y el imán Si la velocidad relativa entre la bobina y el imán se incrementa con respecto a su valor anterior, la bobina cortará las líneas de flujo a un ritmo más rápido, por lo que se producirán más EMF inducidas.
Aplicaciones de la Ley de Faraday
La ley de Faraday es una de las leyes más básicas e importantes del electromagnetismo. Esta ley encuentra su aplicación en la mayoría de las máquinas eléctricas, industrias, y el campo médico, etc.
- Transformadores de potencia función basada en la ley de Faraday
- El principio básico de funcionamiento del generador eléctrico es la ley de Faraday de inducción mutua.
- La cocina de inducción es la forma más rápida de cocinar. También funciona con el principio de inducción mutua. Cuando la corriente fluye a través de la bobina de alambre de cobre colocada debajo de un recipiente de cocina, produce un campo magnético cambiante. Este campo magnético alterno o cambiante induce un EMF y por lo tanto la corriente en el recipiente conductor, y sabemos que el flujo de corriente siempre produce calor en él.
- El medidor de flujo electromagnético se utiliza para medir la velocidad de ciertos fluidos. Cuando se aplica un campo magnético a una tubería aislada eléctricamente en la que fluyen fluidos conductores, entonces, según la ley de Faraday, se induce una fuerza electromotriz en ella. Esta EMF inducida es proporcional a la velocidad del fluido que fluye.
- Formando bases de la teoría electromagnética, la idea de las líneas de fuerza de Faraday se utiliza en las conocidas ecuaciones de Maxwells. Según la ley de Faraday, el cambio en el campo magnético da lugar a cambios en campo eléctrico y lo contrario se utiliza en las ecuaciones de Maxwells.
- También se utiliza en instrumentos musicales como una guitarra eléctrica, un violín eléctrico, etc.
