Ley De Lenz Y Faraday 3a3w2q

Universidad de las Fuerzas Armadas – ESPE Dispositivos y Mediciones Nombre: Juan Diego Miranda NRC: 2578 Tema: Ley de inducción de Faraday y Ley de Lenz ¿Cómo funciona la inducción electromagnética, como puede la interacción de un campo magnético producir corriente en un circuito? Los campos magnéticos ejercen fuerzas sobre las cargas eléctricas únicamente si las cargas están en movimiento la dirección de la fuerza es perpendicular a la velocidad y al campo y depende del signo de la carga.

Fig1. Movimiento hacia la derecha

Fig2. Movimiento hacia la izquierda

Por ejemplo las cargas pueden ser electrones en un pedazo de alambre, un movimiento simple a través de un campo magnético hace que una corriente trate de originarse en el mismo.

Fig3. Carga en alambre, movimiento hacia la derecha

Fig4. Carga en alambre, movimiento hacia la izquierda

Pero si tomamos como ejemplo una barra imantada la cual tiene un campo magnético perpendicular en cualquier punto a una espira circular de alambre de manera que si movemos la espira se produce una corriente a lo largo de la espira, la corriente va a circular de forma diferente si circula hacia arriba que si la misma circula hacia abajo osea cambia de sentido el movimiento de la espira.

Fig5. Campo en barra Imantada.

Fig6. Campo en barra Imantada cuando movimiento de espira es hacia arriba.

Fig7. Campo en barra Imantada cuando movimiento de espira es hacia abajo.

Fig8. Campo en barra Imantada cuando espira permanece quieta e imán se mueve hacia abajo.

Fig9. Campo en barra Imantada cuando espira permanece quieta e imán se mueve hacia arriba.

También existe una corriente si el imán (barra imantada) se mueve y la espera se mantiene quieta en un sentido si el imán se mueve hacia arriba que si se mueve hacia abajo. Faraday descubrió que cualquier método que modificara el campo magnético a través de un circuito, produciría una corriente.

Es posible producir una corriente moviendo una barra imantada respecto a una bobina, cuando se conecta una bobina a una batería el aumento repentino del campo magnético, inducia una gran cantidad de corriente en otra bobina. NOTA: Siempre se va a cumplir la regla de la mano derecha.

Ley de Faraday:

Donde:

∗

∗

es el campo eléctrico. es el elemento infinitesimal del contorno C. es la densidad de campo magnético. S es la superficie. Las direcciones del contorno C y de

están dadas por la regla de la mano derecha.

Aplicaciones: El número de aplicaciones de la ley de Faraday es amplio. Prácticamente toda la tecnología eléctrica está basada en ella. Los más principales son: 1. Generadores Consistente en una espira que penetra en un campo magnético pero este generador carece de utilidad práctica. 2. Alternadores En un alternador una turbina (movida por agua o vapor, por ejemplo) hace girar un imán (el rotor) estando rodeado por una serie de bobinas (el estator) en las que se induce una corriente eléctrica. Como el campo magnético se encuentra en rotación con velocidad angular ω el resultado es una corriente alterna de frecuencia angular ω. Cuando se usan 3 o 6 bobinas el resultado son tres corrientes alternas desfasadas un tercio de periodo, que es lo que se conoce como corriente alterna trifásica.

3. Motor Eléctrico Lo que se hace es girar un electroimán (el rotor) en el interior del campo magnético creado por otros electroimanes (el estator), haciendo que por el rotor circule una corriente alterna se puede conseguir una rotación continuada.

4. Transformador Al estudiar los efectos de inducción de una bobina (primario) sobre otra (secundario) se obtiene que en el caso ideal, el voltaje que resulta en el secundario es proporcional al voltaje del primario. De esta manera se puede elevar o reducir el voltaje a voluntad. El dispositivo formado por estas dos bobinas alrededor de un núcleo es un transformador, Los transformadores son esenciales en la transmisión de la energía eléctrica, porque al mismo tiempo que aumentan el voltaje, reducen la intensidad de corriente. De esta forma se minimizan las pérdidas por efecto Joule en la distribución de energía eléctrica.

5. Freno magnético Estos no se basan, como podría pensarse, en la atracción magnética sobre una pieza de hierro o acero, consiste en un electroimán que rodea a un disco metálico, unido rígidamente a la rueda que se desea frenar. Cuando se aprieta el padel, se hace circular corriente por el electroimán, creando un campo magnético sobre el disco. Por la ley de Faraday se inducen corrientes en el material conductor. Estas corrientes en el interior del material se denominan corrientes de Foucault (eddy currents en ingles). Al existir corrientes se disipa energía por fecto Joule. Esta energía procede de la energía cinética de la rueda, que por tanto se ve frenada.

6. Cocinas de Inducción Una cocina de inducción consiste en un imán en espiral situado debajo de la placa vitrocerámica, que produce un campo magnético alterno (que varía como el coseno de ωt). Al colocar sobre la cocina un recipiente metálico se inducen corrientes de Foucault en el propio recipiente y en el agua y alimentos que contiene. El calor liberado por estas corrientes es el que se emplea para cocinar los alimentos.

Ley de Lenz Es la que relaciona cambios producidos en un campo eléctrico con la variación de flujo magnético en dicho conductor y afirma que tanto tensiones o voltajes inducidos en un conductor y sus campos eléctricos asociados tienen un sentido tal que se oponen directamente a la variación del flujo magnético que las induce. Al tener dos espiras, en ambas tenemos campos magnéticos variables. La una en un tiempo y la otra en un tiempo futuro. Si de la primera salen cuatro líneas de campo magnético y de la otra espira salen solamente dos líneas de campo magnético, la ley de Lenz explica la oposición a dicho cambio.

Tomando en cuenta que el campo magnético esta saliendo y aplicando la regla de la mano derecha podemos saber la dirección que tiene la corriente.

Fórmulas: φ

B∗S

φ es el flujo magnético (Weber)

B es la inducción magnética (Tesla) S es la superficie del conductor. es el ángulo que forman el vector S perpendicular a la superficie definido entre el conductor y la dirección de campo. 



Si el conductor está en movimiento: φ=

( )

La ley de Faraday afirma que la tensión inducida en cada instante es: φ = −

La polaridad de una FEM inducida es tal, que tiende a producir una corriente, cuyo campo magnético se opone siempre a las variaciones del campo existente producido por la corriente original.