Inducción electromagnética Es el fenómeno relacionado con la aparición de una corriente eléctrica en un conductor sumergido en un campo magnético, cuando hay una variación del flujo a través de él.

En 1820, Hans Christian Oersted descubrió que pasar una corriente eléctrica a través de un conductor cambiaba la dirección de una aguja de la brújula. Es decir, descubrió el electromagnetismo.

A partir de entonces, muchos científicos comenzaron a investigar más a fondo la conexión entre los fenómenos eléctricos y magnéticos.

Principalmente intentaron averiguar si el efecto contrario era posible, es decir, si los efectos magnéticos podrían generar una corriente eléctrica.

Así, en 1831, Michael Faraday, basándose en resultados experimentales, descubrió el fenómeno de la inducción electromagnética.

La Ley de Faraday y la Ley de Lenz son dos leyes fundamentales del electromagnetismo. y determinar la inducción electromagnética.

Experiencias Faraday

Faraday ha llevado a cabo innumerables experimentos para comprender mejor los fenómenos electromagnéticos.

En un caso, usó un anillo de hierro y envolvió un cable de cobre en la mitad del anillo y otro cable de cobre en la otra mitad.

Conectó los extremos del primer devanado con una batería y el segundo devanado se conectó a otro cable para que pasara una brújula situada a cierta distancia del anillo.

En el momento en que se conectó la batería, descubrió que la brújula estaba cambiando su dirección, observando nuevamente lo mismo cuando se desconectó la llamada. Sin embargo, cuando la corriente se mantuvo constante no hubo movimiento en la brújula.

Por lo tanto, descubrió que una corriente eléctrica inducía una corriente en otro conductor. Sin embargo, quedaba por identificar si lo mismo ocurrió usando imanes permanentes.

Al hacer un experimento moviendo un imán cilíndrico dentro de una bobina, pudo identificar el movimiento de la aguja de un galvanómetro conectado a la bobina.

Por lo tanto, podría concluir que el movimiento de un imán genera una corriente eléctrica en un conductor, es decir, se descubrió la inducción electromagnética.

Ley Faraday

A partir de los resultados encontrados, Faraday formuló una ley para explicar el fenómeno de la inducción electromagnética. Esta ley se hizo conocida como la Ley de Faraday..

Esta ley establece que cuando hay una variación en el flujo magnético a través de un circuito, una fuerza electromotriz inducida surgirá en él.

Formula

La ley de Faraday se puede expresar matemáticamente mediante la siguiente fórmula:

Ser

ε: fuerza electromotriz inducida (V)
ΔΦ: variación del flujo magnético (Wb)
Δt: intervalo de tiempo (s)

Ley de Lenz

A pesar de identificar que la corriente cambio inducido en el significado, Faraday no pudo determinar cómo se produjo esta variación.

Luego, en 1834, el físico ruso Heinrich Lenz propuso una regla para la definición de la dirección de la corriente inducida.

Ley de Lenz Establece que el sentido de la corriente inducida es tal que el campo que produce se opone a la variación del flujo magnético que lo produjo.

Esta ley está representada en la fórmula de la fuerza electromotriz inducida por el signo menos.

Aplicaciones de inducción electromagnética

Generadores de corriente alterna

Una de las aplicaciones más importantes de la inducción electromagnética es la generación de energía eléctrica. Con este descubrimiento se hizo posible generar este tipo de energía a gran escala.

Esta generación puede ocurrir en instalaciones complejas como plantas de energía., incluso los más simples mientras jugamos bicicletas.

Existen varios tipos de plantas de energía, pero básicamente la operación de todos utiliza el mismo principio. En estas plantas, la producción de energía eléctrica se produce a través de la energía mecánica. de rotación de un eje.

En plantas hidroeléctricasPor ejemplo, el agua se represa en grandes represas. La irregularidad causada por esta presa hace que el agua se mueva.

Esquema simplificado de una central hidroeléctrica.

Este movimiento es necesario para rotar las aspas de la turbina que está unida al eje del generador de electricidad. La corriente producida es alterna, es decir, su dirección es variable.

Transformadores

La electricidad después de ser producida en las plantas se transporta a los centros de consumo a través de sistemas de transmisión.

Sin embargo, antes de ser transportados a largas distancias, los dispositivos, llamados transformadores, elevan el voltaje para reducir las pérdidas de energía.

Cuando esta energía alcanza su destino final, el valor del voltaje cambiará nuevamente.

Por lo tanto, un transformador es un dispositivo para modificar una tensión alterna, es decir, aumentar o disminuir su valor según sea necesario.

Básicamente, un transformador consiste en un núcleo de material ferromagnético en el que se enrollan dos bobinas independientes (bobinado de alambre).

La bobina conectada a la fuente se llama primaria porque recibe el voltaje que se transformará. El otro se llama secundario.

Esquema de un transformador simple

Dado que la corriente que llega al primario se alterna, también genera un flujo magnético alterno en el núcleo del transformador. Esta variación de flujo genera una corriente alterna inducida en el secundario.

El aumento o disminución del voltaje inducido depende de la relación entre el número de vueltas (vueltas del cable) en las dos bobinas (primaria y secundaria).

Si el número de vueltas en el secundario es mayor que en el primario, el transformador aumentará el voltaje y, por el contrario, disminuirá el voltaje.

Esta relación entre el número de vueltas y el estrés se puede expresar usando la siguiente fórmula:

Ser

Up: tensión primaria (V)
Us: tensión secundaria (V)
Np: número de vueltas de primaria
Ns: número de vueltas del secundario

Mira el video

El siguiente video fue producido por la Universidad de São Paulo y muestra un experimento interesante que muestra el funcionamiento de los transformadores.

Para obtener más información, también lea:

Ejercicios resueltos

1) UERJ – 2017

La corriente eléctrica en el devanado primario de un transformador es de 10 A, mientras que en el devanado secundario es de 20 A.

Sabiendo que el devanado primario tiene 1200 vueltas, el número de vueltas del devanado secundario es:

a) 600
b) 1200
c) 2400
d) 3600

Como la corriente es informada en lugar de la tensión, primero encontremos la relación entre el número de vueltas y la corriente.
El poder en el primario es igual al poder en el secundario. Por lo tanto, podemos escribir:
Pp = Ps , recordando que P = U. yo tengo:

Ahora podemos encontrar el valor solicitado:

Alternativa a: 600

2) UERJ – 2014

El principio físico probado experimentalmente de la operación de alternadores y transformadores se refiere a la producción de corriente eléctrica variando un campo magnético aplicado a un circuito eléctrico.

Este principio se basa en la llamada Ley de:

a) Newton
b) amplificador
c) Faraday
d) Coulomb

3) UFMG – 2008

Una bobina conductora, conectada a un amperímetro, se coloca en una región donde hay un campo magnético vertical uniforme paralelo al eje de la bobina como se muestra en esta figura:

Esta bobina se puede mover horizontal o verticalmente o girar alrededor del eje PQ de la bobina o la dirección RS perpendicular a ese eje, permaneciendo siempre en la región de campo.
Dada esta información, es CORRECTO indicar que el amperímetro indica una corriente eléctrica cuando la bobina está

a) desplazado horizontalmente, manteniendo su eje paralelo al campo magnético.
b) desplazado verticalmente, manteniendo su eje paralelo al campo magnético.
c) girado alrededor del eje PQ.
d) girado alrededor de la dirección RS