Inducción Electromagnética

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Experimentos de Faraday

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Experimentos de Faraday

A la corriente eléctrica que se genera se le llama: “corriente inducida”.

Al circuito donde aparece la corriente se le denomina circuito inducido, y al dispositivo que produce (induce) la corriente se denomina inductor.

Faraday observo que la corriente inducida depende de los siguientes factores:
Sólo aparece corriente cuando hay variación en el campo magnético ( cambio espacial: el imán o el circuito se mueven o cambio temporal el campo magnético aparece y desaparece -electroiman-)
La corriente es mayor si:
El campo B es más intenso
El circuito tiene una superficie (área) mayor
El cambio es más rápido

Para entender y explicar el fenómeno Faraday invento el concepto de líneas de campo y el de flujo magnético

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Experimentos de Faraday
En

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El flujo magnético (F) a través de una superficie es una medida de la cantidad de líneas de campo magnético que atraviesan esa superficie.

Flujo Magnetico (magnetický tok)
(Gp:) S

¿De qué depende el valor del flujo?

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El flujo magnético que atraviesa la superficie de un circuito cerrado depende de los siguientes factores:
De la intensidad del campo magnético (modulo del campo magnético, B)
Del área del circuito cerrado (S)
De la orientación del circuito respecto del campo magnético. En concreto del ángulo formado por B y la dirección normal (perpendicular) al plano del circuito

Flujo Magnetico (magnetický tok)
(Gp:) circuito
(Gp:) a

En el sistema internacional el Flujo magnético se mide en Weber (1Wb=1T/m2)

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La Ley de inducción electromagnética de Faraday: “la fuerza electromotriz inducida (fem, e) en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa la superficie del circuito”.

La Ley de Lenz: “las fuerzas electromotrices o las corrientes inducidas serán de un sentido tal que se opondrán a la variación del flujo magnético que las produjeron”.
Ley de Lenz-Faraday. Fuerza electromotriz inducida.
La teoría actual afirma que los campos magnéticos variables producen una fuerza electromotriz (tensión, diferencia de potencial) inducida (e, Indukované elektromotorické napetí) que genera la corriente eléctrica inducida

(Gp:) +

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Si llamamos F al flujo a través una espira y hay N espiras esta expresión se puede escribir:
Ley de Lenz-Faraday. Fuerza electromotriz inducida.
Si llamamos F al flujo que atraviesa la superficie del circuito la expresión matemática de estas leyes es:

(versión “real” y exacta de la ley, nos da la fem instantánea)

(versión aproximada de la ley, nos da la fem media)

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Ley de Lenz-Faraday. Fuerza electromotriz inducida.
Observaciones:
La palabra clave en la ley de Faraday es “cambio”, el flujo magnético tiene que cambiar en el tiempo para que halla fuerza electromotriz inducida (y por tanto corriente inducida).

El flujo puede cambiar por distintas razones:
Porque el causante (inductor) de un campo magnético permanente (el imán) se mueve respecto del circuito (inducido). Movimiento relativo entre inductor e inducido
Porque aunque no haya movimiento el campo magnético está variando en el tiempo. (Ej una bobina en la que la corriente varia crea un campo magnético variable, porque es corriente alterna o porque se enciende y se apaga el circuito)
Porque el área de la espira (del circuito cerrado) varía (Ej: la deformamos).

Nota: Las 2 expresiones para la fem inducida (la fem media y la fem instantánea) dan el mismo resultado cuando el ritmo de variación del flujo magnético es constante.

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(Gp:) A

Ley de Lenz-Faraday. Fuerza electromotriz inducida.
Ejemplo1 (ej4)
Calcular el valor de la fem inducida (media) en una bobina de 200 vueltas que tarda 2·10-1s en pasar entre los polos de un imán en forma de herradura desde un punto en que el flujo magnético es 5·10-3 Wb a otro en el cuál éste vale 8·10-3 Wb.
¿Cuánto valdrá la intensidad de corriente media si la Resistencia de la bobina es de 10O?

Resolución:
-N=200
– ?t=2·10-1s
-F1= 5·10-3 Wb
-F2= 8·10-3 Wb