Inducción magnética

Inducción magnética
Oersted descubrió que las corrientes eléctricas producı́an campos magnéticos
¿Podrı́an los campos magnéticos producir corrientes eléctricas?
Michael Faraday en Londres y Joseph Henry en New York descubrieron que en un circuito cerrado expuesto
a un campo magnético variable, o bien en un circuito cerrado que se mueve respecto a un campo magnético
estático se producı́an corriente eléctricas. Este fenómeno se llama inducción electromagnética.
Magnitudes
Flujo magnético
Es una magnitud relacionada con el número de lı́neas
de campo que atraviesan una superficie. Se representa
con la letra griega Φ, para un campo magnético con~ y una superficie plana de área S, el flujo magstante B
nético se calcula
S
0
B
~ · |B|
~ cos θ
Φ = |S|
~ es un vector que tiene por módulo el área de la superficie y su dirección es perpendicular
El vector superficie S
al plano que la contiene.
La unidad de flujo magnético en el Sistema Internacional de Unidades es el weber y se designa por Wb.
Fuerza electromotriz
Para mantener una corriente eléctrica es necesaria energı́a.
Se denomina fuerza electromotriz (fem) a la energı́a por unidad de carga que cualquier medio o dispositivo
aporta para producir una corriente eléctrica en un circuito cerrado. La unidad en el Sistema Internacional de
Unidades es el Voltio.
Ley de Faraday-Lenz
ǫ=−
dΦ
dt
Ley de Faraday-Henry de la inducción
La fuerza electromotriz inducida es directamente proporcional a la rapidez con que varı́a el flujo magnético que
artaviesa el circuı́to.
Ley de Lenz
Las corrientes inducidas serán de un sentido tal que originen un flujo magnético opuesto a la variación del flujo
magnético que las produjo. O, lo que es lo mismo, la corriente indicida tiende a mantener el flujo magnético
original que atravesaba el circuito.
El signo negativo que aparece en la ecuación el es que representa esa oposición a que varie el flujo.
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Inducción magnética
Generador de Corriente
Un generador de corriente es un dispositivo que aprovecha la energı́a cinética para producir corrientes eléctricas.
En su forma más simple, consiste en una bobina que mediante fuerzas externas se hace rotar en el seno de un
campo magnético.
Si la bobina está formada por N espiras la fem inducida será
ǫ = −N
d
dΦ
= −N (B S cos θ)
dt
dt
~ yS
~ se puede expresar (suponiendo
Si la bobina gira con una velocidad angular ω, el ángulo θque formarán B
que para t = 0, θ = 0), θ = ω t . Y la fem:
ǫ = −N
d
(B S cos ωt) = N B S ω sen ωt
dt
La fem varı́a de forma sinusoidal, siendo su máximo valor
ǫmax = N B S ω
~ es perpendiular al plano de las espiras.
Que ocurre si θ = ω t vale 0º ó 180º. Cuando B
Autoinducción
Una corriente que varı́a en el tiempo en un circuito produce en el mismo circuito otra fem inducida que se opone
a la variación de la fem.
Cuando por un circuito circula una corriente eléctrica, se crea a su alrededor un campo magnético. Si varı́a la
intensidad de la corriente, dicho campo también variará y, por la ley de inducción electromagnética de Faraday,
en el circuito se producirá una fuerza electromotriz inducida que se denomina fuerza electromotriz autoinducida.
Según la ley de Lenz, el sentido de la corriente autoinducida será el mismo que el de la corriente inicial si la
autoinducción se produce por una disminución de la intensidad, o contrario si la causa es un aumento.
Transformadores
Se denomina transformador a una máquina eléctrica
que permite aumentar o disminuir la diferencia de potencial (ddp) o voltaje en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. Son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado
de hierro.
Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, las variaciones de intensidad y sentido de la corriente alterna crearán un campo magnético
variable. Este campo magnético variable originará, por
inducción, la aparición de una fuerza electromotriz en
los extremos del devanado secundario.
La relación entre la fuerza electromotriz inductora εp , la aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz
inducida εs , la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de espiras de los devanados
primario (Np) y secundario (Ns) .
Np
εp
=
εs
Ns
Los transformadores se emplean en las subestaciones eléctricas de la redes de transporte de electricidad. Con el
fin de disminuir las pérdidas por efecto Joule, debidas a la resistencia de los conductores, para transportar la
electricidad a larga distancia se emplean transformadores que elevan la ddp de la corriente que se genera en las
centrales eléctricas. Cuando llega a su destino es necesario volver a utilizar transformadores para reducir dichas
ddp y adapatarlas a las de utilización en domicilios o industrias.
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