Inducción eléctrica. Ley de Faraday-Lenz.

Vivimos en la civilización de la electricidad. No podemos imaginar el mundo sin utilizar la energía eléctrica, pero hasta 150 años no se dieron los pasos necesarios para ello.

Dice  Isaac Asimov "Faraday no tardó en demostrar que cuando ciertos objetos (no cualesquiera) se mueven a través de líneas magnéticas de fuerza se establece una corriente eléctrica en ellos.

Hasta entonces la corriente eléctrica sólo se podía obtener con baterías, que son recipientes cerrados en cuyo interior reaccionan ciertas sustancias químicas. La electricidad generada con baterías era bastante cara. El nuevo descubrimiento de Faraday permitía generarla con una máquina de vapor que moviera ciertos objetos a través de líneas magnéticas de fuerza. La electricidad obtenida con estos generadores de vapor era muy barata y podía producirse en grandes cantidades. Cabe decir, pues, que fueron las líneas magnéticas de fuerza las que electrificaron el mundo en el siglo XX."

Michael Faraday demostró que si cambiaba el flujo magnético que recibe un conductor en forma de espira se inducía en él una corriente eléctrica. Para crear corriente eléctrica debemos cambiar el flujo magnético:

Ф = B . S . cosα   siendo α en ángulo que forman B y el vector S (perpendicular a la superficie)

Para cambiar el flujo puedo cambiar el campo magnético, puedo cambiar la superficie (haciéndola más grande o más pequeña) o cambiar el ángulo.

Si el flujo magnético no cambia no se produce corriente eléctrica.

Podemos  ver varios ejemplos:

a) Tenemos una bobina muchas vueltas de hilo de cobre. Movemos un imán como se indica:

En estas condiciones el campo magnético que recibe la bobina va cambiando con el movimiento del imán. Por tanto cambia el flujo magnético y se produce corriente.

b) Usando corriente alterna. 

Si producimos un campo magnético con una corriente alterna será variable como la corriente que lo produce.  En la corriente comercial la frecuencia es de 50 Hz, y el campo magnético cambiará entre los valores máximos 50 veces por segundo.

En el bobinado primario conectamos una corriente alterna. Esta corriente alterna produce un campo magnético variable que afecta al bobinado secundario. Según la ley de Faraday se produce una corriente alterna en el secundario.

c) Espira de forma variable.

hemos formado un circuito con dos carriles metálicos  unidos por una barra deslizante. La superficie cerrada en este caso va cambiando según la barra se mueve con una velocidad v hacia la derecha. En este circuito cambia el flujo y por tanto se induce una corriente eléctrica.

d) Cambiando el ángulo que forman B y S. 

Éste es el sistema utilizado comercialmente para producir corriente eléctrica. Hacemos girar una bobina en el interior de un campo magnético (producido por un imán o mediante otra corriente eléctrica) 

El giro se puede producir por el movimiento de un motor, de las ruedas de una bicicleta, de las aspas de un aerogenerador o de una turbina de cualquier tipo.

En cualquier caso podemos utilizar la ley de Faraday para calcular la fuerzaelectromotriz o diferencia de potencial inducida:

∆V = - ∆Ф/∆t    o en casos más complicados  ∆V = -dФ/dt

Esta diferencia de potencial producirá una corriente eléctrica

I = ∆V/R  siendo R la resistencia del circuito.