Tercera Ecuación de Maxwell o ley de Faraday que nos dice que una variación de flujo magnético produce una corriente eléctrica

Michel Faraday nació a finales del siglo XVIII en Inglaterra y era el tercero de 4 hermanos de una familia humilde (el padre era herrero) en la que los hijos debían comenzar a trabajar desde edades muy tempranas. Nuestro futuro gran físico y químico con 14 años ya trabajaba en un taller de encuadernación y con anterioridad repartía periódicos.

No tuvo ocasión de frecuentar la escuela. Leía cuantos libros estaban a su alcance. Se aficionó a libros de contenido científico y por su cuenta realizaba experimentos basados en sus lecturas.

Merece la pena que conozcas más detalles de su vida. Lo tienes a tu disposición en Internet.

Hemos de reconocer que Michael Faraday es uno de los científicos más importantes que han existido. Es muy larga la lista de materias dentro de la Física y la Química que le debemos.

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En este sencillo circuito resumimos la primera idea de Faraday sobre la inducción de corriente eléctrica en la que el galvanómetro que es un aparato que detecta y mide pequeñas cantidades de corriente eléctrica en un circuito.

En este caso nos mide una fuerza electromotriz ε o tensión generada o inducida por el movimiento del imán a través de la espira.

Este hecho es muy importante. Observa que no hay ninguna fuente de alimentación y sin embargo se comprueba la existencia de una fuerza tensión entre los bornes del galvanómetro.

Fue en el año 1831 cuando Faraday descubrió que cuando se varía el Flujo magnético a través de una espira se induce una corriente eléctrica.

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En la figura ves en (1) el Área del hueco de la bobina por cuyo interior movemos el imán.

Al variar el campo magnético, sea aproximando o alejando el imán de la espira, los electrones, digamos, libres, se ponen en marcha produciendo la corriente eléctrica cuyo valor e a lo largo de la misma podemos nos viene dado por:

2

 

Ten en cuenta que esta fuerza electromotriz es una fuerza electromotriz inducida por la variación del flujo magnético.

También la corriente eléctrica i dentro del cable es una corriente inducida por la misma causa.

Destacamos el detalle de que tanto el campo eléctrico e como la corriente i son inducidos porque ambos se oponen a la causa que los producen, es decir, a la variación de flujo magnético del imán.

 

Este descubrimiento se lo debemos a Heinrich Lenz físico y matemático alemán que enriquece lo expuesto por Faraday.

Lo que acabamos de decir vamos a tratar de representar gráficamente:

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Si aproximamos el imán a la espira se induce una corriente en la bobina o en la espira que podemos medirla.

Si alejamos el imán también se induce una corriente pero al medirla observamos que la aguja del galvanómetro gira hacia la izquierda:

2

 

¿Qué sucede si el imán no se mueve?

Sencillamente que los electrones del conductor no se mueven por lo que no hay corriente eléctrica y el galvanómetro nos señala el 0:

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Si el imán no se mueve no existe variación de flujo magnético.

¿Por qué decimos que la corriente eléctrica y el campo magnético inducidos se oponen a la cause que los produce?

Si aproximas un imán cuyo campo magnético uniforme vale b a una espira se produce en ésta una corriente inducida i en el sentido que se indica en la figura:

c

 

¿Por qué circula en el sentido indicado en la figura?

La espira se comporta siempre oponiéndose al cambio de Flujo magnético.

Al aproximar el imán, aumentamos el Flujo magnético y esto significa que la espira al oponerse a este aumento produce un Flujo contrario del que genera el imán.

Para oponerse ha de generar un campo magnético cuyas líneas choquen contra las del imán:

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Sucede algo así como ves en la figura. Las líneas de color blanco se refieren a las inducidas por el imán y vemos que chocan o se oponen.

 

Esto significa, y siguiendo con la regla de la mano derecha, que la corriente eléctrica inducida en la bobina gira en el sentido que señala el pulgar:

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Los dedos recogidos de la mano derecha excepto el pulgar señalan el sentido de las líneas de campo magnético creado por la corriente que circula por la espira y se opone a las líneas de campo magnético del imán. El pulgar nos indica el sentido de la corriente en la espira.

 

Visto desde otro punto de vista podríamos representar lo que acabamos de decir del modo siguiente:

1

 

El sentido de g y el creado por la corriente inducida que circula por la espira, es decir, g y binducido, se oponen, se contrarrestan:

2

 

¿Qué sucede si alejamos el imán de la espira?

La espira se opone a que varíe el campo magnético que la atraviesa. Esto significa que al disminuir las líneas de campo magnético, la espira trata de crear un campo magnético que se sume con las que produce el imán con el fin de que no disminuya la intensidad del campo magnético.

También comprobamos que el sentido de la corriente en la bobina cambia de sentido (siguiendo la regla de la mano derecha).

 

Cuanto acabamos de decir lo podemos representar con la figura siguiente:

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