Ley De Faraday Y Ley De Ampere v4n46

LEY DE FARADAY-LENZ La inducción electromagnética, definida a través de la Ley de Faraday-Lenz, es la producción de corrientes eléctricas por campos magnéticos variables con el tiempo. Este fenómeno indica que es la existencia de un campo magnético lo que nos producirá corrientes eléctricas. Además, la corriente eléctrica incrementa en aumentar la rapidez con la que se producen las variaciones de flujo magnético. Estos hechos permitieron enunciar la ley que se conoce como la Ley de Faraday-Lenz. Basado en el principio de conservación de la energía, Michael Faraday pensaba que si una corriente eléctrica era capaz de generar un campo magnético, entonces un campo magnético debía también producir una corriente eléctrica

. En 1831 Faraday llevó a cabo una serie de experimentos que le permitieron descubrir el fenómeno de inducción electromagnética . Descubrió que, moviendo un imán a través de un circuito cerrado de alambre conductor, se generaba una corriente eléctrica, llamada corriente inducida. Además, esta corriente también aparecía al mover el alambre sobre el mismo imán quieto. Una aplicación visual de la ley de Faraday-Lenz, la podemos ver haciendo pasar un imán a través de un tubo de cobre. El imán cayendo, sería un campo magnético en movimiento que produciría una corriente eléctrica. A su vez, esta corriente eléctrica está creando una fuerza magnética sobre el imán en dirección opuesta al movimiento, frenándolo. Este experimento es conocido como experimento primer generador eléctrico. Faraday explicó el origen de esta corriente en términos del número de líneas de campo atravesados por el circuito de alambre conductor, que fue

posteriormente expresado matemáticamente en la hoy llamada Ley de Faraday, una de las cuatro ecuaciones fundamentales del electromagnetismo. La LEY DE FARADAY nos dice que: “La fuerza electromotriz inducida en un circuito es igual y de signo opuesto a la rapidez con que varia el flujo magnético que atraviesa un circuito, por unidad de tiempo”.

Para determinar el sentido de una corriente inducida se utiliza la llamada LEY DE LENZ, que formulaba que: “La corriente inducida crea un campo magnético que se opone siempre a la variación de flujo magnético que la ha producido”. APLICACIONES DE LA INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA La inducción electromagnética constituye un fenómeno destacado en el electromagnetismo. Se han desarrollado un sin número de aplicaciones prácticas de este fenómeno físico:  El transformador , que se emplea para conectar un teléfono móvil a la red.  La dinamo de una bicicleta.  El alternador de una gran central hidroeléctrica . La corriente dura mientras se realiza el movimiento del imán o de la bobina y es más intenso como mas rápido se haga este movimiento. La corriente eléctrica que aparecen a la bobina es la corriente inducida.

LEY DE AMPERE El flujo del campo magnético se define de manera análoga al flujo del campo eléctrico .El flujo del campo magnético Φm a través de una superficie se define:

Donde dS es un vector perpendicular a la superficie en cada punto.

Como las líneas del campo magnético son cerradas (no existen monopolos), el flujo a través de cualquier superficie cerrada es nulo:

Por tanto, al contrario de lo que ocurría con la ley de Gauss, el flujo del campo magnético no puede emplearse para calcular campos magnéticos. La ley que nos permite calcular campos magnéticos a partir de las corrientes eléctricas es la Ley de Ampère. Fue descubierta por André - Marie Ampère en 1826 y se enuncia:

La integral del primer miembro es la circulación o integral de línea del campo magnético a lo largo de una trayectoria cerrada, y:  μ0 es la permeabilidad del vacío  dl es un vector tangente a la trayectoria elegida en cada punto  IT es la corriente neta que atraviesa la superficie delimitada por la trayectoria, y será positiva o negativa según el sentido con el que atraviese a la superficie. Campo magnético creado por un hilo infinito

Como aplicación de la ley de Ampère, a continuación se calcula el campo creado por un hilo infinito por el que circula una corriente I a una distancia r del mismo. Las líneas del campo magnético tendrán el sentido dado por la regla de la mano derecha para la expresión general del campo creado por una corriente, por lo que sus líneas de campo serán circunferencias centradas en el hilo, como se muestra en la parte izquierda de la siguiente figura.

Para aplicar la ley de Ampère se utiliza por tanto una circunferencia centrada en el hilo de radio r. Los vectores y dl son paralelos en todos los puntos de la misma, y el módulo del campo es el mismo en todos los puntos de la trayectoria. La integral de línea queda:

Empleando la ley de Ampère puede calcularse el campo creado por distintos tipos de corriente. Dos ejemplos clásicos son el del toroide circular y el del solenoide ideal (*), cuyos campos se muestran en la siguiente tabla.

EJERCICIO: Si sabemos que por un solenoide vacío de 5 cm circula una corriente eléctrica de 12 A y el campo magnético creado en su interior es 0.1 T. ¿De cuántas espiras está compuesto el solenoide?

Solución: Datos L = 5 cm = 0.05 m I = 12 A B = 0.1 T μ =μ0 = 4·π·10-7 m·kg/C2 N=?

Resolución Para determinar el número de espiras basta con aplicar la fórmula del campo magnético generado en el interior de un solenoide y sustituir los valores que conocemos: