La inducción electromagnética y la fuerza electromotriz inducida

La inducción electromagnética es la producción de corrientes eléctricas por campos magnéticos variables con el tiempo. Este fenómeno es justamente el contrario al que descubrió Oersted, ya que es la existencia de un campo magnético lo que nos producirá corrientes eléctricas. Además, la corriente eléctrica incrementa al aumentar la rapidez con la que se producen las variaciones de flujo magnético.

Estos hechos permitieron enunciar la ley que se conoce como la Ley de Faraday-Lenz.

Basado en el principio de conservación de la energía, Michael Faraday pensaba que, si una corriente eléctrica era capaz de generar un campo magnético, entonces un campo magnético debía también producir una corriente eléctrica.

En 1831 Faraday llevó a cabo una serie de experimentos que le permitieron descubrir el fenómeno de inducción electromagnética. Descubrió que, moviendo un imán a través de un circuito cerrado de alambre conductor, se generaba una corriente eléctrica, llamada corriente inducida. Además, esta corriente también aparecía al mover el alambre sobre el mismo imán quieto.

Faraday explicó el origen de esta corriente en términos del número de líneas de campo atravesados por el circuito de alambre conductor, que fue posteriormente expresado matemáticamente en la hoy llamada Ley de Faraday, una de las cuatro ecuaciones fundamentales del electromagnetismo.

Ley de Faraday     «La fuerza electromotriz inducida en un circuito es igual y de signo opuesto a la rapidez con que varía el flujo magnético que atraviesa un circuito, por unidad de tiempo”.

Ley de Lenz                    «La corriente inducida crea un campo magnético que se opone siempre a la variación de flujo magnético que la ha producido”.

En la ecuación se establece que el cociente entre la variación de flujo (Δϕ) respecto a la variación del tiempo(Δt) es igual a la fuerza electromotriz inducida (ξ). El signo negativo viene dado por la ley de Lenz e indica el sentido de la fuerza electromotriz inducida, causa de la corriente inducida, que se debe al movimiento relativo que hay entre la bobina y el imán.

La inducción electromagnética constituye un fenómeno destacado en el electromagnetismo, del que se han desarrollado numerosas aplicaciones prácticas.

El transformador que se emplea para conectar un teléfono móvil a la red.

La dinamo de una bicicleta.

El alternador de una gran central hidroeléctrica.

La inducción electromagnética en una bobina

Para entender correctamente qué es la inducción electromagnética analizaremos una bobina, un componente del circuito eléctrico en forma de espiral que almacena energía eléctrica.

Cuando el imán y la bobina están en reposo el galvanómetro no señala paso de corriente eléctrica a través de la bobina.

Si acercamos un imán a esta bobina, observamos que el galvanómetro marca el paso de una corriente eléctrica en la bobina.

Si alejamos el imán, el galvanómetro marcará el paso de la corriente eléctrica a través de la bobina, pero de sentido contrario a cuando lo acercábamos.

Si en vez de mover el imán movemos la bobina, podemos comprobar los mismos efectos a través del galvanómetro.

De esta experiencia se puede deducir que la corriente dura mientras se realiza el movimiento del imán o de la bobina y es más intensa como más rápido se haga este movimiento.  La corriente eléctrica que aparece en la bobina es la corriente inducida.