Ejercicio resuelto de Campo electromagnético · Física · 2024

T2. Inducción electromagnética: leyes de Faraday y Lenz. (1 punto)

$\mathbf{\text{T2.}}\mathbf{\text{Inducci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{electromagn}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tica:}}\mathbf{\text{leyes}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{Faraday}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{Lenz.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

La inducción electromagnética es el fenómeno por el cual un flujo magnético variable a través de un circuito da lugar en él a una fuerza electromotriz inducida y, si el circuito está cerrado, a una corriente inducida. Lo descubrieron experimentalmente Faraday y Henry.










El flujo magnético a través de la superficie limitada por el circuito mide el número de líneas de campo que la atraviesan. Para un campo uniforme y una superficie plana:

$\mathrm{\Phi }=\vec{B}\cdot \vec{S}=BS\cos \theta$

donde $\theta$ es el ángulo entre el campo y el vector superficie. Su unidad es el weber.





La ley de Faraday-Henry establece que la fuerza electromotriz inducida es la rapidez con que varía el flujo, cambiada de signo. Si el circuito tiene $N$ espiras iguales, los flujos se suman:

$\epsilon =-N{\displaystyle \frac{d\mathrm{\Phi }}{dt}}$

Como el flujo depende de tres factores, la fuerza electromotriz puede inducirse variando el módulo del campo, el área del circuito o su orientación. Este último caso es el fundamento del alternador.

La ley de Lenz da el significado del signo menos: la corriente inducida circula siempre en el sentido que se opone a la variación de flujo que la origina. El campo creado por la corriente inducida tiende, por tanto, a mantener constante el flujo, oponiéndose a su aumento o a su disminución según el caso.

La ley de Lenz es una consecuencia del principio de conservación de la energía. Si la corriente inducida reforzase la causa que la produce, se induciría cada vez más corriente y se obtendría energía eléctrica indefinidamente sin gasto alguno, lo cual es imposible. Hay que realizar un trabajo mecánico externo para mantener la variación de flujo, y es ese trabajo el que se convierte en energía eléctrica.

Ambas leyes se resumen así en una sola expresión, en la que el módulo lo aporta Faraday-Henry y el sentido lo aporta Lenz, y que está en la base de generadores, transformadores y dinamos.