Liceo de la Merced Maridaz

San Juan de Pasto

La induccin electromagntica es la produccin de corrientes elctricas por campos magnticos variables con el tiempo. El descubrimiento por Faraday y Henry de este fenmeno introdujo una cierta simetra en el mundo del electromagnetismo. James Clerk Maxwell consigui reunir en una sola teora los conocimientos bsicos sobre la electricidad y el magnetismo. Su teora electromagntica predijo, antes de ser observadas experimentalmente, la existencia de ondas electromagnticas. Heinrich Rudolf Hertz comprob su existencia e inici para la humanidad la era de las telecomunicaciones.

El descubrimiento, debido a Hans Christian Oersted, de que una corriente elctrica produce un campo magntico estimul la imaginacin de los fsicos de la poca y multiplic el nmero de experimentos en busca de relaciones nuevas entre la electricidad y el magnetismo. En ese ambiente cientfico pronto surgira la idea inversa de producir corrientes elctricas mediante campos magnticos. Algunos fsicos famosos y otros menos conocidos estuvieron cerca de demostrar experimentalmente que tambin la naturaleza apostaba por tan atractiva idea. Pero fue Faraday el primero en precisar en qu condiciones poda ser observado semejante fenmeno. A las corrientes elctricas producidas mediante campos magnticos Michael Faraday las llam corrientes inducidas. Desde entonces al fenmeno consistente en generar campos elctricos a partir de campos magnticos variables se denomina induccin electromagntica.

La induccin electromagntica constituye una pieza destacada en ese sistema de relaciones mutuas entre electricidad y magnetismo que se conoce con el nombre de electromagnetismo. Pero, adems, se han desarrollado un sin nmero de aplicaciones prcticas de este fenmeno fsico. El transformador que se emplea para conectar una calculadora a la red, la dinamo de una bicicleta o el alternador de una gran central hidroelctrica son slo algunos ejemplos que muestran la deuda que la sociedad actual tiene contrada con ese modesto encuadernador convertido, ms tarde, en fsico experimental que fue Faraday.

El experimento de la Ley de Faraday (en Inlglaterra) o mejor conocido como de la induccin electromagntica, consiste en la produccin de una corriente elctrica a travs de un conductor que se mueve a dentro de un campo magntico constante.

Dicho de otra forma, si pones un cable conectado a un bombillo (en ambos extremos) y mueves el cable entre los polos magnticos de un imn, entonces el bombillo se prender (claro que depende de que tan intenso sea el campo magntico y que tan rpido muevas el cable).

De hecho es as como funcionan los generadores, y en sentido inverso funciona tambin, si haces pasar corriente por un cable dentro de un campo magntico, tiende a moverse (fuerza electro motriz), que es como funcionan los motores.

Veamos qu propuso Faraday y qu propuso Henry :

Las experiencias que llevaron a Faraday al descubrimiento de la induccin electromagntica pueden ser agrupadas en dos categoras: Experiencias con corrientes Experiencias con imanes. Veamos estos videos: http://www.youtube.com/watch?v=3Ft1VPHQspg&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=ZyG7q3SaDD0

En primer lugar prepar dos solenoides, uno enrollado sobre el otro, pero aislados elctricamente entre s. Uno de ellos lo conect a una pila y el otro a un galvanmetro y observ cmo cuando accionaba el interruptor del primer circuito la aguja del galvanmetro del segundo circuito se desplazaba, volviendo a cero tras unos instantes. Slo al abrir y al cerrar el interruptor el galvanmetro detectaba el paso de una corriente que desapareca con el tiempo. Adems, la aguja se desplazaba en sentidos opuestos en uno y otro caso.

En el segundo grupo de experiencias Faraday utiliz un imn recto y una bobina conectada a un galvanmetro. Al introducir bruscamente el imn en la bobina observ una desviacin en la aguja, desviacin que desapareca si el imn permaneca inmvil en el interior de la bobina.

Cuando el imn era retirado la aguja del galvanmetro se desplazaba de nuevo, pero esta vez en sentido contrario. Cuando repeta todo el proceso completo la aguja oscilaba de uno a otro lado y su desplazamiento era tanto mayor cuanto ms rpido era el movimiento del imn entrando y saliendo en el interior de la bobina. Lo mismo suceda cuando mantena quieto el imn y mova la bobina sobre l.

http://www.youtube.com/watch?v=1NG12ey50eI

Independientemente y de manera paralela, Henry, en los Estados Unidos, haba observado que un campo magntico variable produce en un circuito prximo una corriente elctrica. Los resultados concordantes de las experiencias de ambos fsicos pueden resumirse en un enunciado que se conoce como ley de Faraday-Henry:

La fuerza electromotriz inducida en un circuito es proporcional a la rapidez con la que vara el flujo magntico que lo atraviesa. O en forma matemtica:

Siendo:

la fuerza electromotriz inducida

f la variacin de flujo magntico que se produce en el intervalo de tiempo

t intervalo de tiempo.

De acuerdo con esta ecuacin, la magnitud de f.e.m. inducida coincide con lo que vara el flujo magntico por unidad de tiempo. La presencia de la fuerza electromotriz en la ley de Faraday-Henry en lugar de la intensidad de corriente (ambas son proporcionales entre s), resalta una caracterstica de la induccin, a saber, su capacidad para sustituir a un generador, es decir, para producir los mismos efectos que ste en un circuito elctrico.

Para que entendamos mejor

El flujo de campo magntico que atraviesa la bobina est

relacionado con la fuerza electromotriz inducida , mediante la ley Faraday Henry, que establece que la Fuerza Electromotriz (psilon) depende de la rapidez con la que vare el flujo

magntico (Phi).

Ahora miremos el siguiente video:

http://www.youtube.com/watch?v=5E4nFAUrgMY&feature=related

Preguntas respecto al video

1. En que ao se descubri que la variacin temporal del flujo del campo magntico que atraviesa una espira una corriente elctrica?

2. Quines descubrieron este hecho? 3. Cmo se conoce este proceso? 4. La induccin elctrica es el principio del generador elctrico? 5. Qu instrumentos se necesitan para realizar una experiencia de induccin electromagntica? 6. Es verdad que cuando la corriente va en un determinado sentido la aguja del ampermetro se

desplaza hacia la izquierda del cero? Y Qu pasa si la corriente cambia de sentido? 7. Cmo se genera una corriente inducida? 8. Existe corriente inducida si el imn est en reposo respecto a la bobina? Cmo lo

comprobamos? 9. Qu pasa si se cambia la orientacin del imn y por tanto la de su campo magntico? 10. Qu pasa con la corriente inducida, si el imn se acerca ms rpido o ms lentamente de la

bobina? 11. Se genera corriente inducida cuando el imn esta en reposo y solo se mueve la bobina de arriba

a abajo? 12. Qu pasa con el flujo del campo magntico al acercar el imn a la bobina? Qu se induce? Qu

pasa si se aleja el imn? En conclusin: La presencia de estas corrientes inducidas en la bobina implican la existencia de una fuerza electromotriz inducida, la cual est presente durante el tiempo en el que el flujo del campo magntico esta variando

Los generadores de corriente emplean bobinas que giran dentro de un campo magntico. Conforme giran el flujo a travs de dichas bobinas cambia originndose ene ellas una corriente elctrica.

Al girar una espira en un campo magntico, el flujo vara con el tiempo producindose una corriente inducida. En su forma ms simple un generador de corriente alterna consta de una espira que gira por algn medio externo en un campo magntico. Tanto el campo magntico como el rea de la espira permanecen constantes. A medida que la espira gira, cambia de direccin y el flujo magntico a travs de ella varia con el tiempo, inducindose una fuerza electromotriz, y si existe un circuito externo, circular una corriente.

La fem que aparece en la espira es una funcin sinusoidal que cambia alternativamente de polaridad. La frecuencia de la corriente elctrica que nos suministran las compaas elctricas suele ser de 50 Hz. Para que un generador funcione, hace falta una fuente externa de energa (trmica, hidrulica, nuclear, etc.) que haga que la bobina gire con la frecuencia deseada. Si la frecuencia es de 50 Hz, la corriente cambia cien veces de sentido en un segundo. La variacin ocurre tan rpidamente, que la intensidad de la luz que se genera en una bombilla aparenta ser constante.

DINAMO DE UNA BICICLETA

Vimos sobretodo hace algunos aos, que los bombillos de las bicicletas brillaban solo cuando el ciclista pedaleaba, es decir cuando hay giro de la rueda. El pedaleo es la fuerza motriz que consigue el giro de los imanes naturales, que hacen moverse al campo magntico alrededor de una bobina de posicin fija, en la que se induce Fem.

La dinamo de una bicicleta es un buen ejemplo de aplicacin de la Ley de induccin electromagntica, con la salvedad de que en este caso lo que gira es el campo magntico, permaneciendo fija la bobina.