Un Ley de Faraday o Ley de inducción electromagnética, afirma que cuando hay una variación del flujo magnético a través de un circuito, una fuerza electromotriz inducida surgirá en él.

Esta ley fue establecida por Michael Faraday en 1831 a partir del descubrimiento del fenómeno de la inducción electromagnética. Para su concepción, Faraday realizó numerosos experimentos.

Al ser una ley fundamental del electromagnetismo, fue el punto de partida para la construcción de dinamos y su aplicación en la producción de energía eléctrica a gran escala.

En las centrales eléctricas, la energía mecánica produce la variación del flujo magnético. A partir de esta variación, surge una corriente inducida en el generador.

A continuación se muestra un esquema de una planta hidroeléctrica. Este tipo de planta utiliza el movimiento del agua (energía mecánica) para generar la variación del flujo magnético.

Esquema de una central hidroeléctrica

Formula

La fórmula matemática que representa la ley de Faraday, como se usa actualmente, fue concebida por el físico alemán Franz Ernst Neumann, y se indica como:

Ser

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

El signo negativo de la fórmula indica que la dirección de la fem inducida es opuesta a la variación del flujo magnético.

Ejemplo

Un bucle se sumerge en un campo magnético y la intensidad del flujo magnético que lo atraviesa es igual a 2. 10-6 Wb En un intervalo de 5 segundos, la intensidad del campo magnético se reduce a cero. Determine el valor de la fem inducida por el bucle en este intervalo de tiempo.

Solución:

Podemos sustituir los datos directamente en la fórmula de fem inducida:

Por lo tanto, aparecerá un 4,10 emm en el bucle.-7 V

Ley de Lenz

Con la ley de Faraday es posible determinar el valor de la fem inducida en un circuito y desde allí podemos encontrar la intensidad de la corriente inducida.

Sin embargo, se verifica que la corriente inducida presenta diferentes direcciones según la variación del flujo magnético.

En 1834, el físico ruso Heinrich Lenz, basado en los trabajos de Faraday, propuso una regla para la definición de la dirección de la corriente inducida.

En este momento ya se sabía que una corriente eléctrica crea a su alrededor un campo magnético y que este fenómeno también ocurrió con la corriente inducida.

Lenz señaló que la dirección de este campo depende del aumento o disminución del flujo magnético.

Ley de Lenz establece que la dirección del campo magnético producido por la corriente inducida es contraria a la variación del flujo magnético.

Es decir, si aumenta el flujo magnético, aparecerá una corriente inducida en el circuito que creará un campo magnético. inducido en la dirección opuesta del campo magnético que el circuito está sumergido.

En la imagen de abajo tenemos un imán que se acerca a un bucle. Esta aproximación produce un aumento durante un período de tiempo del flujo magnético a través del bucle.

En esta situación, el campo magnético creado por la corriente inducida surge para anular este aumento, por lo que tiene la dirección opuesta al campo magnético del imán.

Por otro lado, si el flujo magnético disminuye, la dirección de la corriente será tal que el campo producido por ella tendrá la misma dirección que el campo magnético creado por el imán.

En la figura a continuación, ahora representamos el imán que se aleja del bucle. En este caso, el campo creado por la corriente inducida surge para evitar que se produzca la reducción del flujo, por lo que tiene la misma dirección que el campo magnético.

Para definir la dirección de la corriente inducida se aplica la regla de Ampère.

Regla de amperios

Esta es una regla general para definir la dirección del campo magnético producido por una corriente.

En esta regla usamos la mano derecha, como si estuviéramos envolviendo el cable. El dedo gordo señalará la dirección de la corriente y los otros dedos la dirección del campo magnético.

Sugerencia de video

¿Quieres ver a Faraday y Lenz Law en la práctica? Luego mira el video de los experimentos realizados por el profesor Eloir de Carli.

Para aprender más, lea también

Ejercicios resueltos

1) Uerj – 2015

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

2) Unesp – 2010

Una de las leyes del electromagnetismo es la Ley de Inducción de Faraday, que, complementada por la Ley de Lenz, explica muchos fenómenos electromagnéticos. Comprender estas leyes y cómo las describimos ha permitido a la humanidad crear fantásticos dispositivos y dispositivos, solo por mencionar que son principios fundamentales en la generación de electricidad. La Figura 1 muestra uno de estos dispositivos. Un dispositivo de seguridad que le permite interrumpir las corrientes eléctricas en los electrodomésticos (como un secador de pelo) si hay un cortocircuito en el electrodoméstico o una falla a tierra. En el diagrama no hay indicación del aparato que se conectará a los cables 1 y 2. Estos pasarán a través de un anillo de hierro en el que se enrolla una bobina del sensor, que a su vez está conectada a un bloqueador de corriente. Si se produce un cortocircuito en el dispositivo y se interrumpe una de las corrientes, habrá una corriente inducida en la bobina (Ley de inducción de Faraday) que activará el bloqueador de corriente.

La figura 2 representa una sección del anillo de hierro (vista frontal) en el que se enrolla un alambre (bobina). Un cable conductor largo y recto atraviesa el centro del anillo y es atravesado por una corriente I (el símbolo ⊗ designa la dirección del cable de entrada de corriente 2), que aumenta con el tiempo.

¿Cuál de las siguientes opciones proporciona correctamente las líneas de campo del campo magnético B producidas por la corriente I y la dirección de la corriente inducida i en la bobina?
a)

b)

c)

d)

e)