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Ley de Faraday, Ley de Lenz y

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by

Camila Espitia

on 27 February 2015

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Ley de Faraday, Ley de Lenz y
Transformadores

-Los experimentos realizados por Faraday y Henry, de forma independiente, demostraron
que una corriente eléctrica se puede inducir en un circuito por un campo magnético variable.

-Estos resultados experimentales produjeron una importante ley del electromagnetismo conocida
como ley de inducción de Faraday: "La magnitud de la fem inducida en un circuito es igual a la razón de cambio del flujo magnético a través del circuito".
LEY DE INDUCCIÓN
DE FARADAY
DOS EXPERIENCIAS
CORRIENTE
Preparó dos solenoides, uno enrrollado sobre el otro, pero aislados eléctricamente entre sí. Uno de ellos lo conectó a una pila (batería) y el otro a un galvanómetro (amperímetro) y observó cómo cuando accionaba el interruptor del primer circuito la aguja del galvanómetro del segundo circuito se desplazaba, volviendo a cero tras unos instantes.

Sólo al abrir y al cerrar el interruptor el galvanómetro detectaba el paso de una corriente que desaparecía con el tiempo.
"La fem inducida en un circuito es directamente proporcional a la rapidez de
cambio del flujo magnético a través del circuito"

IMAN
Al introducir bruscamente el imán en la bobina observó una desviación en la aguja, desviación que desaparecía si el imán permanecía inmóvil en el interior de la bobina.
-Cuando el imán era retirado la aguja del galvanómetro se desplazaba de nuevo, pero esta vez en sentido contrario. Cuando repetía todo el proceso completo la aguja oscilaba de uno a otro lado.
-Faraday utilizó un imán recto y una bobina conectada a un galvanómetro.
Cuando el imán se mueve hacia la
espira conductora estacionaria, una corriente se induce en la dirección mostrada.
La corriente inducida produce su propio
flujo hacia la izquierda para
contrarrestar el incremento del flujo
externo hacia la derecha.
Cuando el imán se mueve alejándose
de la espira conductora estacionaria,
una corriente se induce en la
dirección mostrada.
La corriente inducida produce su propio
flujo hacia la derecha para
contrarrestar la disminución del flujo
externo hacia la derecha.
--Aparece corriente inducida cuando hay movimiento relativo entre el inductor (bobina con corriente o imán) y el inducido (circuito en que aparece la corriente).

--Cuanto más rápido es el movimiento, mayor es la corriente inducida.

--Cuantas más espiras tenga la bobina del inducido, mayor es la intensidad de corriente inducida.

--La corriente inducida cambia al cambiar el sentido del movimiento.

DEDUCCIONES
Si el circuito está formado por
una bobina de N espiras
iguales y si es el flujo
magnético a través de
una espira, la fem será:
Si el flujo magnético varía
una cantidad finita
en un intervalo de tiempo
la fem media inducida será:
Cuando , es decir, cuando
no hay variación de flujo en el
transcurso del tiempo,
la fem es cero y no hay
corriente en el inducido.
LEY DE LENZ
El signo negativo de la ley de Faraday establece una
diferencia entre las corrientes inducidas por un
aumento del flujo magnético y las que son debidas a una
disminución de dicha magnitud.

No obstante, para determinar el sentido de la
corriente inducida, Lenz propuso que la fem y
la corriente inducidas tienen un sentido que tiende
a oponerse a la causa que las produce.


La ley de Lenz puede ser explicada por un
principio más general,
el principio de conservación de la energía.
La producción de una corriente eléctrica requiere un consumo de energía y la acción de una fuerza desplazando su punto de aplicación supone la realización de un trabajo.


TRANSFORMADORES
Una aplicación muy importante de la inducción
electromagnética son los transformadores.
Un transformador es un dispositivo
que permite transferir la energía eléctrica
de un circuito (bobina) a otro,
modificando la intensidad y
la tensión de la corriente.


La base de su funcionamiento es la inducción mutua,
que consiste en la aparición de una fem inducida
en un circuito, cuando se produce una variación
de corriente en otro circuito próximo.


Un transformador está formado por dos bobinas enrolladas sobre un núcleo de hierro común.
El núcleo de hierro se usa para que el campo magnético sea más intenso en el
interior de las bobinas, debido a las propiedades ferromagnéticas del hierro.
La acción de este núcleo consigue que el flujo que atraviesa cada espira
sea el mismo en las dos bobinas.


Sobre una de las bobinas del transformador (primario) se hace circular una corriente alterna cuya tensión se quiere transformar.
Ésta produce un flujo magnético variable en la segunda
bobina (secundario) y, por lo tanto, una fem inducida con
la misma frecuencia que la corriente que circula por el primario.
Por la segunda bobina circula así la corriente transformada con una tensión diferente.


A la bobina del primario se le aplica una tensión alterna Vp y entonces aparece un flujo variable en el interior de la bobina. De acuerdo con la ley de Faraday la tensión en el primario es:


Como el flujo que atraviesa cada espira es el mismo en las dos bobinas, la fem inducida en la bobina del secundario, y por tanto la tensión (voltaje) Vs en los bornes del secundario, será:


La relación entre la fem inductora, E P , aplicada al devanado primario y la fem inducida, E S, obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario, NP y secundario NS, respectivamente, esto es
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