Tabla de contenido
- Ley de inducción electromagnética de Faraday
- electromagnético
- flujo de campo
- inducción electromagnética
- Ley de inducción electromagnética de Faraday
- primera ley de faraday
- segunda ley de faraday
- Fórmulas y ecuaciones para la ley de inducción electromagnética de Faraday:
- Explicación y funcionamiento de la ley de Faraday
- Aplicaciones de la Ley de Faraday
- Un ejemplo resuelto de la ley del electromagnetismo de Faraday
- electromagnético
Ley de inducción electromagnética de Faraday
electromagnético
La interacción entre los campos magnéticos y las corrientes eléctricas se denomina electromagnetismo. Un conductor que transporta corriente produce un campo magnético cuando la corriente fluye a través de él. El movimiento de electrones dentro de un conductor da como resultado una corriente (electrones a la deriva) que se produce como resultado de la EMF establecida a través del conductor.
La EMF establecida a través de un conductor puede tomar la forma de energía química o almacenarse en un campo magnético. Un conductor que lleva corriente colocado en un campo magnético experimenta una fuerza mecánica, mientras que un conductor colocado en un campo magnético hace que los electrones se desplacen y generen una corriente.
flujo de campo
Dos imanes con polos diferentes se atraen, mientras que los imanes con el mismo polo se repelen (como es el caso de las cargas). Cada imán está rodeado por un campo de fuerza, representado por una línea imaginaria que sale del polo norte de un imán y va al polo sur del mismo imán.
Lea aquí algunos términos y ecuaciones importantes relacionados con el flujo de campo y el campo magnético.
“La línea que conecta los polos norte y sur de un imán que representa el campo de fuerza que conecta las bobinas de un transformador se llama flujo magnético”.
inducción electromagnética
La inducción electromagnética es un fenómeno que describe cómo los EMF y las corrientes son o son inducidos en bobinas cuando interactúan con campos magnéticos. Este fenómeno de “inducción electromagnética” se explica por la ley de inducción electromagnética de Faraday. La dirección de la FEM inducida en una bobina o inductor se describe mediante la ley de Lenz y la regla de la mano derecha de Fleming.
Artículo relacionado:
Ley de inducción electromagnética de Faraday
Después de que André-Marie Ampere (un matemático y físico francés conocido como el padre del electromagnetismo) y otros investigaran los efectos magnéticos de las corrientes eléctricas, Michael Faraday intentó hacer lo contrario. En el curso de su investigación descubrió el principio de la inducción electromagnética en 1831. Esto significaba que si había un cambio en el campo magnético en el que se colocaba la bobina o el inductor, se induciría un EMF en la bobina.
Esto solo ocurría cuando se movían las bobinas o los imanes utilizados en el experimento. La EMF se inducía en la bobina solo cuando había un cambio en el flujo del campo magnético (si la bobina estaba fija, mover el imán hacia ella o alejarlo induciría una EMF). Así, la Ley de Inducción Electromagnética de Faraday establece:
primera ley de faraday
La primera ley de inducción electromagnética de Faraday establece que “la CEM se induce en una bobina cuando hay un cambio en el flujo magnético que une la bobina”.
En otras palabras, siempre que cambie el flujo asociado o vinculado al circuito. EMF se induce en el circuito. Este EMF dura solo mientras ocurre el cambio. La FEM inducida cambia con la tasa de cambio del flujo.
segunda ley de faraday
La Segunda Ley de Inducción Electromagnética de Faraday establece que “La magnitud de la EMF inducida en una bobina es directamente proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético que une la bobina”.
En otras palabras, la FEM inducida en un circuito eléctrico es proporcional a la tasa de cambio en el tiempo del flujo de inducción magnética asociado con el circuito. La magnitud de la FEM inducida es directamente proporcional a la tasa de cambio de la corriente. En otras palabras, cuanto mayor sea el enlace de flujo con la bobina o el conductor, mayor será la fuerza electromotriz inducida (dΦ/dt).
La Ley de Inducción Electromagnética de Faraday se puede escribir matemáticamente en la forma de la siguiente ecuación:
mi = norte dΦ/dt
dónde
- e = FEM inducida
- N = número de vueltas
- dΦ = cambio en el flujo
- dt = cambio en el tiempo
Fórmulas y ecuaciones para la ley de inducción electromagnética de Faraday:
Suponga que la bobina contiene ‘N’ vueltas y el flujo cambia desde el valor inicial ‘Φ’.1” al valor final “Φ”2‘ en el tiempo ‘t’ segundos. Tenga en cuenta que el enlace de flujo es el enlace de flujo multiplicado por el número de vueltas en la bobina.es decir.
Enlace de flujo inicial = NΦ1
Enlace de flujo final = NΦ2
Fuerza electromotriz inducida
e = NΦ1 – NΦ2 / t … wb/s o voltios
∴ ecuación de fem inducida ‘e’ convertida a forma diferencial
e = d/dt (NΦ) … Voltio
e = N (dΦ/dt) … Voltios
donde la tasa de cambio del flujo (dΦ) ocurre en un tiempo más corto (dΦ). El signo menos ‘-‘ en el lado derecho de la ecuación indica que la FEM inducida impulsa la corriente en una dirección que se opone al efecto magnético que produce la FEM. En pocas palabras, un EMF inducido se opone a la causa (cambio de corriente o movimiento) que lo produce (EMF). Este fenómeno también se conoce como ley de Lenz.
e = – N (dΦ/dt) … Voltios
Finalmente, esta fórmula muestra que la FEM inducida en una bobina es igual a la tasa de cambio de flujo (dΦ/dt) multiplicada por el número de vueltas (N) en esa bobina.es decir.
e = N (dΦ/dt) … Voltios
Explicación y funcionamiento de la ley de Faraday
Los siguientes diagramas muestran diferentes escenarios de trabajo de la Ley de Faraday.
La Figura 1.A muestra que mover el imán hacia la derecha cambia el campo magnético de la bobina e induce un EMF.
La figura 1.B muestra que a medida que el imán se mueve hacia la derecha con mayor rapidez, el campo magnético cambia más rápidamente con respecto a la bobina, lo que induce una FEM mayor.
La Figura 2.A muestra un imán que se mueve a través de una bobina e induce un EMF.
La Figura 2.B muestra que un imán que se mueve a la misma velocidad a través de una bobina con más vueltas (bucles) induce una FEM más grande.
La Figura 2 muestra una demostración básica de la Segunda Ley de Faraday. En otras palabras, la cantidad de EMF inducida es directamente proporcional al número de tonos de la bobina.
Aplicaciones de la Ley de Faraday
Las leyes más poderosas de la inducción electromagnética de Michael Faraday se utilizan en diversas aplicaciones, como electromecánica, médica e industrial. Algunos de ellos son:
- Los transformadores eléctricos (t/f de potencia y distribución), los motores de inducción, los generadores y los alternadores (para la generación de energía) se basan en la inducción mutua o ley de Faraday.
- El funcionamiento y funcionamiento de los caudalímetros electromagnéticos y las cocinas de inducción se basan en la ley electromagnética de Faraday.
- También se utiliza en las ecuaciones de Maxwell basadas en líneas de fuerza.
- La Ley de Faraday también se aplica a instrumentos musicales y de entretenimiento como pianos eléctricos, violines y guitarras eléctricas.
- Inducción magnética basada en la ley de Faraday y estimulación magnética transcraneal utilizada en vehículos eléctricos e híbridos.
- Las computadoras HD (discos duros) y las tabletas gráficas funcionan con inducción magnética basada en la ley de Faraday.
Un ejemplo resuelto de la ley del electromagnetismo de Faraday
ejemplo:
Aplique la Ley de Faraday para encontrar el voltaje inducido, o EMF, en una bobina de 100 vueltas en un campo magnético que varía a razón de 5 wb/s.
Resolución:
Datos dados:
- número de vueltas = 100
- Velocidad de cambio del campo magnético = 5 wb/s.
poner valores en la fórmula de la ley de Faraday
e = N (dΦ/dt)
e = 100 × (5)
e = 500V.
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FAQs
¿Qué dice la ley de inducción de Faraday? ›
Así, la Ley de Faraday establece que la tensión eléctrica inducida en un circuito eléctrico es proporcional a la variación del flujo magnético que lo atraviesa.
¿Qué es la ley de Faraday y para qué sirve? ›La ley de Faraday-Lenz establece que la cantidad de FEM inducida en un conductor es proporcional a la velocidad de cambio del flujo magnético. La ley de Lenz establece que la dirección de la corriente inducida debe ser opuesta a la del movimiento que provoca la inducción.
¿Dónde se aplica la ley de Faraday ejemplos? ›Además, en la vida cotidiana, se aplican las leyes de Faraday en prácticamente toda la tecnología eléctrica, ya que la inducción electromagnética permite la transmisión de carga eléctrica. Algunos ejemplos representativos son: el transformador, el motor eléctrico o, incluso, la vitrocerámica de inducción.
¿Qué dice la ley del electromagnetismo? ›Dicha ley se enuncia como sigue: “el módulo del campo magnético, B, producido por una corriente rectilínea e indefinida, es directamente proporcional a la intensidad de la corriente e inversamente proporcional a la distancia.”
¿Cómo se usa la ley de Faraday en la vida cotidiana? ›En la cocina también se utiliza un horno de inducción, donde se pueden cocinar los alimentos colocándolos en una región de intensos campos magnéticos alternos . Otra aplicación de la ley de Faraday es un motor de inducción, donde un cilindro conductor se coloca en un campo magnético giratorio.
¿Cómo funciona la inducción electromagnética? ›La inducción magnética es el proceso mediante el cual campos magnéticos generan campos eléctricos. Al generarse un campo eléctrico en un material conductor, los portadores de carga se verán sometidos a una fuerza y se inducirá una corriente eléctrica en el conductor.