Michael Faraday fue un científico que tuvo grandes aportes al mundo de la ciencia. Gracias a este científico, muchos de los elementos que utilizamos en nuestro día a día se rigen por la ley de Faraday. La inducción electromagnética es un proceso por el que se puede inducir una corriente eléctrica por medio de un cambio en el campo magnético. Está inducción electromagnética está relacionado directamente con la ley de Faraday.
En este artículo vamos a contarte todas las características e importancia de la ley de Faraday.
Características principales
Existen diferentes tipos de fuerzas experimentan las cargas el movimiento dentro de un campo magnético. La fuerza que experimenta un alambre por el que pasa una corriente es un ejemplo clásico de la ley de Faraday. En este caso, la fuerza que experimenta el alambre por el que pasa la corriente eléctrica es debida a los electrones que están en movimiento o en la presencia del campo magnético. Este proceso también sucede al revés. Podemos mover un alambre a través de un campo magnético o cambiar la magnitud del campo magnético con el tiempo y puede causar que fluya una corriente.
La ley más importante para poder describir la inducción electromagnética es la ley de Faraday. Fue descubierta por Michael Faraday y cuantifica la relación que hay entre un campo magnético cambiante en el tiempo y el campo eléctrico que se crea por los cambios. Si nos vamos a la ley de Faraday vemos que tiene este enunciado:
“La tensión inducida en un circuito cerrado es directamente proporcional a la razón de cambio en el tiempo del flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito mismo como borde”.
Demostración de la ley de Faraday
Vamos a demostrar que es lo que dice la ley de Faraday con un ejemplo. Vamos a revisar el experimento de Faraday. Aquí tenemos una batería que se encarga de aportar corriente eléctrica a una bobina pequeña. Con este paso de la corriente eléctrica se crea un campo magnético a través de las espiras que tiene la bobina. En la bobina se encuentran cables metálicos enrollado sobre su propio eje. Cuando la bobina se mueve dentro y fuera de una más grande, tiene un campo magnético que genera un voltaje dentro de la bobina. Este voltaje se podía medir mediante un galvanómetro.
De este experimento se pudo formular la ley de Faraday y se desprende numerosas conclusiones. Todas las conclusiones de este experimento tuvieron que ver con la generación de la energía eléctrica y fueron claves para la ley de Lenz que sirve para el manejo más moderno de la electricidad que tenemos hoy día.
Vamos a ver brevemente la historia de Michael Faraday por la que pudo establecer esta ley. Sabemos que este científico fue el creador de ideas centrales entorno electricidad y el magnetismo. Dedicó su vida a la investigación en este campo científico. Se entusiasmó en gran parte cuando un físico danés conocido como Oersted pudo demostrar de forma empírica la relación que existe entre la electricidad y el magnetismo. Esto dio lugar en el año 1820. En este experimento pudo constatar que un hilo conductor de corriente de podía llegar a mover una aguja que estaba completamente imantada y que se encontraban el interior de una brújula.
Faraday pudo diseñar múltiples experimentos. Uno de ellos consistió en enrollar dos solenoides de alambre alrededor de un aro de hierro. Para comprobar la relación entre la electricidad y el magnetismo hizo pasar mediante un interruptor una corriente eléctrica por uno de los solenoides. La corriente era inducida en el otro. Faraday atribuyó la aparición de las corrientes eléctricas a los cambios del flujo magnético ocurridos en el tiempo.
En consecuencia de ello y gracias a este experimento, Michael Faraday pudo demostrar la relación que existe entre los campos magnéticos y los campos eléctricos. De todo esto se desprende gran cantidad de información que se convirtieron en parte de los enunciados posteriores de las leyes de Maxwell.
Fórmula de la ley de Faraday y ejemplos
Para establecer la relación que existe entre los campos magnéticos y los campos eléctricos se sugiere la siguiente fórmula.
FEM (Ɛ) = dϕ/dt
En donde FEM o Ɛ representan la Fuerza Electromotriz inducida (la tensión), y dϕ/dt es la tasa de variación temporal del flujo magnético ϕ.
Objetos cotidianos como los hornos eléctricos son posibles gracias a la ley de Faraday. Vamos a ver algunos de los ejemplos de las aplicaciones de la ley de Faraday en la vida cotidiana. Sabemos que prácticamente toda la tecnología eléctrica que tenemos en la actualidad es basado en la ley de Faraday. Especialmente, es importante en lo referido a todos los aparatos eléctricos como son generadores, transformadores y motores eléctricos. Vamos a poner un ejemplo: para poder generar un motor de corriente continua el conocimiento se basó principalmente en el aprovechamiento de un disco de cobre que rotaba sobre los extremos de un imán. Gracias a este movimiento de rotación se pudo generar una corriente continua.
De este principio se desprende toda la invención de objetos complejos como es un transformador, un generador de corriente alterna, un freno magnético o una cocina eléctrica.
Conexión entre inducción y fuerza magnética
Sabemos que el fundamento teórico de la ley de Faraday es bastante complejo. Poder conocer la comprensión conceptual de la conexión que hay con la fuerza magnética sobre una partícula cargada es bastante sencillo. Por ejemplo, la carga de un alambre en movimiento. Vamos a intentar explicar la conexión que existe entre inducción eléctrica y fuerza magnética. Consideramos un electrón que es libre de moverse dentro de un alambre. A continuación, colocamos el alambre en un campo magnético vertical y la movemos en la dirección perpendicular al campo. Es importante que el desplazamiento de este sea con una velocidad constante.
Ambos extremos del alambre van a estar conectados formando una espiral. Gracias al estar conectados y con esta forma nos garantizar que todo el trabajo realizado para generar la corriente eléctrica en el alambre se disipará en forma de calor en la resistencia del mismo. Vamos a suponer ahora que una persona tira del l alambre con una velocidad constante a través del campo magnético. Conforme tiramos del alambre debemos aplicar fuerza por lo que el campo magnético constante no podrá realizar trabajo por sí mismo. Sin embargo, puede cambiar la dirección de la fuerza. Parte de la fuerza que aplicamos es redirigida llegando causar una fuerza la electromotriz sobre electrón que viajaba a través del alambre. Es está desviación lo que establece una corriente eléctrica.
Espero que con esta información puedan conocer más sobre la ley de Faraday y sus características.