leyes electromagneticas

TEMA 3.2. LEYES
ELECTROMAGNETICAS.
SUBTEMA 3.2.1. LEY DE
FARADAY.
En 1831 Michael Faraday descubrió las
corrientes inducidas al realizar
experimentos con una bobina y un imán.

 De acuerdo con los experimentos realizados por
Faraday podemos decir que:
 1.- Las corrientes inducidas son aquellas producidas
cuando se mueve un conductor en sentido
transversal a las líneas de flujo de un campo
magnético.
 2.- La inducción electromagnética es el fenómeno
que da origen a la producción de una fuerza
electromotriz (fem) y de una corriente eléctrica
inducida, como resultado de la variación del flujo
magnético debido al movimiento relativo entre un
conductor y un campo magnético.

 En la actualidad casi toda la energía que se
consume en nuestros hogares y en la
industria se obtiene gracias al fenómeno de
inducción electromagnética. Por todo el
mundo existen generadores movidos por
agua, vapor, petróleo o energía atómica,
en los cuales enormes bobinas giran entre
los polos de potentes imanes y generan
grandes cantidades de energía eléctrica.

 Los fenómenos de inducción
electromagnética tienen una aplicación
práctica invaluable, pues en ellos se fundan
los dinamos y los alternadores que
transforman la energía mecánica en eléctrica,
así como los transformadores, los circuitos
radioeléctricos y otros dispositivos de
transmisión de energía eléctrica de un
circuito a otro.

Enunciado de la Ley de Faraday.
 Con base en sus experimentos, Faraday
enunció la ley del Electromagnetismo: la fem
inducida en un circuito formado por un
conductor o una bobina es directamente
proporcional al número de líneas de
fuerza magnética cortadas en un segundo.
En otras palabras: la fem inducida en un
circuito es directamente proporcional a la
rapidez con que cambia el flujo magnético
que envuelve.

 La ley anterior, en términos de la corriente
inducida, se expresa de la siguiente manera:
la intensidad de la corriente inducida en un
circuito es directamente proporcional a la
rapidez con que cambia el flujo magnético.
 La Ley de Faraday se expresa
matemáticamente como: ε=- ∆Φ
∆t
O bien ε= - Φf- Φi
t

 Donde ε = fem media inducida en volts (V)
 Φf = flujo magnético final en webers (wb)
 Φi = flujo magnético innicial en webers (wb)
 t =tiempo en que se realiza la variación del
flujo magnético medido en segundos (seg).
 El signo negativo (-) de la ecuación se debe a
la oposición existente entre la fem inducida y
la variación del flujo que la produce (Ley de
Lenz).

 Cuando se trata de una bobina que tiene N número
de vueltas o espiras, la expresión matemática para
calcular la fem inducida será:
 ε=-NΦf-Φi
 t
Al calcular la fem inducida en un conductor recto de
longitud L que se desplaza con una velocidad v en
forma perpendicular a un campo de inducción
magnética B se utiliza la expresión:
ε= BLv

Problemas de la Ley de Faraday
1.- Una bobina de 60 espiras emplea 0.04 segundos en
pasar entre los polos de un imán en forma de herradura
desde un lugar donde el flujo magnético es de 2x10-4
webers a otro en el que éste es igual a 5x10-4
webers.
¿Cuál es el valor de la fem media inducida?
Datos Fórmula Sustitución
N=60 ε=-NΦf-Φi ε=-60(5x10-4
wb-
t=0.04 seg t 2x10-4
wb)/0.04
Φi=2x10-4
wb seg.
Φf=5x10-4
wb ε=-0.45 Volts
ε=?

2.- Un conductor rectilíneo de 10 cm de longitud
se mueve perpendicularmente a un campo de
inducción magnética igual a 0.4 teslas con una
velocidad de 3 m/seg. ¿Cuál es el valor de la
fem inducida?
Datos Fórmula Sustitución
L=10 cm=0.10 m ε=BLv ε=0.4 Tx0.10mx
B=0.4 Teslas 3 m/seg
v=3 m/seg ε= 0.12 Volts
ε=?

 3.- El flujo magnético que cruza una espira
de alambre varía de 0.002 wb a 0.004 wb en
0.03 segundos. ¿Qué fem media se induce
en el alambre?
 Datos Fórmula Sustitución.
 Φf=0.004 wb ε=-Φf-Φi ε=-0.004 wb-
 Φi=0.002 wb t 0.002 wb/0.03 seg
 t=0.03 seg ε=-6.6 x10-2
Volts
 ε=? -66 milivolts

4.- Calcular el número de espiras que debe tener una
bobina para que al recibir una variación del flujo
magnético de 8 x10-4
webers en 0.03 seg se genere en
ella una fem media inducida de 12 volts.
Datos Fórmula Sustitución.
N=? N= εt N=12wb/segx0.03seg
∆Φ= 8 x10-4
wb ∆Φ 8 x10-4
wb
t= 0.03 seg N= 450 vueltas
ε=12 volts
12 wb/seg

 5.- Calcular el tiempo necesario para efectuar una
variación de 60 x10-4
Wb en el flujo magnético, al
desplazarse una bobina de 500 vueltas entre los
polos de un imán en forma de herradura, el cual
genera una fem media inducida de 20 volts.
 t=? t=-N ∆Φ t=500x60 x10-4
Wb
 ∆Φ= 60 x10-4
Wb ε 20 V
 N=500 t=0.015 seg
 ε=20 V

 6.- Calcular la velocidad con que se mueve
un alambre de 15 cm perpendicularmente a
un campo cuya inducción magnética es de
0.35 teslas al producirse una fem media
inducida de 0.5 volts.
 v=? v =ε v=0.5 volts
 L=15 cm=0.15 m BL 0.35 Tx0.15m
 B=0.35 Teslas v= 9 m/seg
 ε=0.5 V

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