Inducción electromagnética

Si se introduce una espira a un galvanómetro y se acerca posteriormente a la espira el polo del imán, el galvanómetro indicará el paso de una corriente inducida. Ésta desaparece cuando el imán queda en reposo. Si se aleja el imán, aparece en la espira una corriente inducida que será de sentido contrario.

De la misma manera, si se mantiene el imán en reposo y se acerca o aleja la espira, aparece también las corrientes inducidas, de seto se deduce que estas corrientes inducidas se deben a movimientos relativos entre la espira y el imán.

Esto quiere decir que:

“La causa esencial que motiva las corrientes inducidas es la variación del número de líneas de fuera magnética que pasan a través dela espira”.

Leyes de inducción

Lenz (1804-1865) dice en su teoría que:

“La fuerza electromotriz inducida tiende a oponerse a la causa que la produce”.

Para calcular la fuerza electromotriz inducida, se considera el sistema formado por un conductor móvil que se desplaza, con velocidad  constante v, apoyándose en las dos ramas de un conductor fijo, que cierra el circuito.

La fuerza que es necesario vencer para desplazar el conductor es igual a la ejercida por el campo sobre el mismo, siendo

Por consiguiente, el trabajo que se ha efectuado para desplazar el conductor una distancia e es:

Según el principio de conservación de la energía, este trabajo debe ser igual a la energía eléctrica producida, considerando que la fuerza electromotriz de un generador es su energía por unidad de carga, se obtiene:

Para conocer el sentido de la corriente inducida se aplica la regla de la mano derecha. Extendidos perpendicularmente los dedos pulgares, índice y medio, si el primero indica el sentido del movimiento del conductor y el índice el del campo magnético, el medio indicará el sentido de la corriente inducida.

Atribuyendo un signo a la corriente que circula por un circuito cerrado, ésta se considera positiva cuando recorre el circuito en el sentido de las agujas del reloj y negativa cuando lo hace en sentido contrario, observando siempre el circuito en el sentido que van las líneas de fuerza del campo magnético.

Suponiendo que en los instantes  el conductor móvil se encentra en las posiciones 1 y 2, respectivamente, las cargas según la regla de la mano izquierda se moverán en el sentido indicado en la homónima (negativo), por lo que la cantidad de electricidad que habrá circulando durante el tiempo transcurrido será:

El producto  es igual al área barrida por el conductor móvil en su desplazamiento:

Sustituyendo estas dos últimas expresiones en la correspondiente a la energía producida, se tiene:

El producto  es igual al flujo barrido por el conductor móvil, que a su vez, es igual al aumento de flujo que atraviesa el circuito:

Finalmente sustituyendo este valor, resulta la expresión que da el valor de la fuerza electromotriz inducida:

Por lo tanto:

“La fuerza electromotriz inducida en un conductor que se desplaza en el interior de un campo magnético es igual a la velocidad, cambiada de signo, con que varía el flujo que atraviesa el circuito del que forma parte el expresado conductor”.