Este documento describe la inducción electromagnética y sus aplicaciones. Resume las experiencias de Faraday que demostraron la inducción de corrientes eléctricas por variaciones de campos magnéticos. Explica las leyes de Lenz, Faraday y Henry, así como conceptos como el flujo magnético, autoinducción y inducción mutua. Finalmente, describe aplicaciones como generadores eléctricos y las ecuaciones de Maxwell que sintetizaron electromagnetismo.

1. Inducción electromagnética
• Inducción de la corriente eléctrica
• Aplicaciones de la inducción
electromagnética
• Síntesis electromagnética

2. Inducción de la corriente eléctrica
• Experiencia de Faraday
• Flujo magnético
• Ley de Lenz
• Ley de Faraday
• Experiencia de Henry

3. Experiencia de Faraday
Primera experiencia Segunda experiencia
Material: una bobina de hilo conductor, un imán y un galvanómetro Material: una barra de hierro, dos bobinas, una batería, un
galvanómetro y un interruptor.
Procedimiento: se conectan los extremos de la bobina a un
galvanómetro para poder medir la corriente inducida al introducir y Procedimiento: se enrollan las dos bobinas alrededor de la barra de
extraer el imán. hierro. La primera bobina se conecta a la batería con un interruptor. La
segunda bobina se conecta a un galvanómetro para medir la corriente
Resultado: si acercamos el imán a la bobina, aparece una corriente
inducida al cerrar y abrir el interruptor.
inducida durante el movimiento del imán. Si alejamos el imán, se
invierte el sentido de la corriente inducida en la bobina. Si la bobina y el Resultado: al conectar el interruptor se induce corriente eléctrica en la
imán permanecen fijos, no observamos corriente inducida. segunda bobina. Las corrientes en las dos bobinas circulan en
sentidos contrarios. Al desconectar el interruptor se induce de nuevo
En esta experiencia, la intensidad de la corriente inducida depende de
una corriente eléctrica en la segunda bobina. Ahora la corriente
la velocidad con la que movamos el imán o la bobina, de la intensidad
inducida tiene sentido opuesto a la del caso anterior. Se induce
del campo magnético y del número de espiras de la bobina. Faraday
corriente en la segunda bobina mientras aumenta o disminuye la
interpretó que para inducir la corriente eléctrica en un circuito es
intensidad de corriente en la primera bobina, pero no mientras se
necesario variar el número de líneas de inducción magnética que lo
mantiene constante. Esto demuestra que la inducción de corriente
atraviesan.
eléctrica en un circuito es debida a campos magnéticos variables.

4. Flujo magnético
Faraday explicó de forma cualitativa el fenómeno de la inducción electromagnética. La ley matemática que explica este
proceso físico, a la que se da el nombre de ley de Faraday, se expresa en función de una magnitud llamada flujo
magnético.
ᶲ
El flujo magnético , , a través de una superficie es una medida del número de líneas de inducción que atraviesan
dicha superficie.
La unidad del flujo magnético en el Sistema Internacional es el weber (Wb) y su relación con la Tesla es: 1T=1Wb/m²
Campo uniforme y superficie plana Campo variable y superficie cualquiera
Definimos el vector S como un vector perpendicular a la Se define el vector ds perpendicular a la superficie
superficie y cuyo módulo es igual al valor de esta superficie. infinita y modulo ds. El flujo a través de esta
El flujo magnético es igual al producto escalar: superficie es:
ᶲ= BScosα ᶲ=∫ B ds

5. Ley de Lenz
La regla para determinar el sentido de la corriente inducida fue establecida por Lenz en 1834 y se conoce como
la ley de Lenz: El sentido de la corriente inducida es tal que se opone a la causa que la produce. Al acercar el
polo norte de un imán a una espira incrementamos el flujo magnético a través de la espira. Según la ley de
Lenz, el sentido de la corriente inducida en la espira se opone a este incremento.
Como vemos en la figura, el sentido es tal que el campo magnético creado por la corriente inducida
tiende a compensar el incremento de flujo magnético. Con un razonamiento similar podemos deducir que
el sentido de la corriente inducida se invierte al alejar el imán.
La ley de Lenz afirma que el sentido de la corriente inducida en una espira al acercarse el polo norte de
un imán es tal que se opone al incremento de flujo magnético. La ley de Lenz es consecuencia del
principio de conservación de la energía.

6. Ley de Faraday
Para enunciar la ley de Faraday es preciso cuantificar la corriente inducida mediante una magnitud física. Esta magnitud podría ser la
intensidad de corriente pero depende de la resistencia del material que forma el circuito. Por ello es preferible utilizar la fuerza
electromotriz inducida.
Observamos que la fuerza Para un intervalo de tiempo, la Podemos calcular la intensidad de la
electromotriz inducida es fuerza electromotriz instantánea corriente inducida en un circuito si
proporcional a la variación viene dada por la ley de Faraday: conocemos su resistencia eléctrica (R) y
de flujo electromagnético e La fuerza electromotriz inducida en la fuerza electromotriz inducida (E) . Para
inversamente proporcional un circuito es igual a la velocidad ello aplicamos la ley de Ohm. Como
al tiempo invertido en con que varía el flujo magnético a podemos observar, el valor de la
dicha variación. El signo través de dicho circuito, cambiada intensidad inducida depende, no sólo de
negativo nos indica que la de signo. la variación de flujo magnético, sino
fuerza electromotriz también de la resistencia eléctrica del
inducida se opone a la circuito.
variación del flujo
magnético.

7. Experiencia de Henry
El interés de la experiencia de Henry reside en que la aparición de la fuerza electromotriz inducida
puede ser explicada de forma clara por la ley de Lorentz, es decir, por las fuerzas que el campo
magnético ejerce sobre las cargas del conductor.
Consideramos un conductor rectilíneo que se desplaza de izquierda a derecha con una velocidad
constante en un campo magnético.
Como consecuencia de la ley de Lorentz, los electrones del interior del conductor , que son
arrastrados a través de éste con una velocidad experimentan una fuerza magnética que los
desplaza hacia el extremo inferior. La acumulación de carga negativa en el extremo inferior y de
carga positiva en el extremo superior genera un campo eléctrico a lo largo del conductor.
E=vBl

8. Aplicaciones de la inducción
electromagnética
• Generadores eléctricos
• Autoinducción
• Inducción mutua

9. Generadores eléctricos
El alternador La dinamo
Consiste en una espira plana que se hace girar Consiste en una espira plana que se hace girar entre
mecánicamente a una velocidad angular constante en los polos de un imán, de modo que la variación del flujo
un campo magnético uniforme creado por imanes magnético que atraviesa la espira genera una corriente
permanentes. inducida.
Los extremos de la espira están conectados a dos Los extremos de la espira están conectados a dos
anillos que giran solidariamente con la espira. Un semianillos apoyados sobre dos escobillas. A cada
circuito externo puede acoplarse a los anillos mediante media vuelta de la espira, los semianillos cambian de
dos escobillas. A medida que la espira gira en el campo escobilla y así la corriente en el circuito externo circula
magnético, el flujo magnético que la atraviesa varía y se siempre en el mismo sentido.
induce una fem a la espira que hace circular una
corriente eléctrica en el circuito exterior.

10. Autoinducción
Si la intensidad de corriente que recorre un circuito eléctrico varía, el campo magnético creado por la corriente y el
flujo magnético a través del propio circuito experimentarán también variaciones. Así, existirá una fuerza
electromotriz inducida por la variación de la intensidad del propio circuito. Este fenómeno se denomina
autoinducción.
Al cerrar le circuito, la intensidad de corriente tarda cierto tiempo en alcanzar su
valor estacionario y el flujo magnético a través de la bobina varía en este tiempo
desde cero hasta su valor máximo. Como consecuencia, se induce una fuerza
electromotriz que se opone al aumento instantáneo de la intensidad en el circuito.
De igual modo, al abrir el circuito, la intensidad tarda un cierto tiempo en anularse.
En este caso, la fuerza electromotriz autoinducida se opone a que la intensidad
caiga a cero de forma instantánea. Se dice que existe una extracorriente.
Inductancia:
Coeficiente de autoinducción de una
La fuerza electromotriz autoinducida en un circuito depende de la bobina:
variación del flujo magnético. La constante de proporcionalidad (L)
recibe el nombre de coeficiente de autoinducción y depende de las
características físicas del circuito eléctrico. Esta expresión indica que el
coeficiente de autoinducción representa la fem autoinducida en un
circuito cuando la intensidad de corriente varía un amperio en un
segundo.

11. Inducción mutua
La segunda experiencia de Faraday, que describimos al inicio de la unidad, consta de dos bobinas muy próximas
con sus ejes alineados.
Si por la primera bobina circula una intensidad de corriente, el campo magnético creado por esta corriente origina
un flujo magnético a través de la segunda bobina. El flujo magnético a través de la segunda bobina es proporcional
a la intensidad de corriente de la primera bobina. De igual manera, una intensidad de corriente en la segunda
bobina genera un flujo magnético a través de la primera bobina.
Puede demostrarse que las constantes de proporcionalidad en
ambos casos son iguales. Esta constante recibe el nombre de
coeficiente de inducción mutua o inductancia mutua, y depende de
las características físicas de los circuitos y de su posición y
orientación relativas.
En consecuencia, una variación de la intensidad de corriente en el
primer circuito provoca una variación del flujo en el segundo circuito
y la aparición de una fem inducida en éste. La variación de
intensidad que se produce en el segundo circuito origina a su vez
una fem inducida en el primero.
La aplicación más importante del fenómeno de inducción mutua
consiste en la variación de la tensión e intensidad de una corriente
alterna sin pérdidas apreciables de energía, mediante el uso de
transformadores

12. Síntesis electromagnética
• Síntesis electromagnética
• Ecuaciones de Maxwell

13. Síntesis electromagnética
El trabajo de Maxwell supuso un paso muy importante para la comprensión de los fenómenos
electromagnéticos. Maxwell predijo que un campo eléctrico variable genera un campo magnético y a su vez
un campo magnético variable genera un campo eléctrico. Postuló que las variaciones de los campos
eléctricos y magnéticos se propagan por el espacio en forma de radiaciones electromagnéticas, a una
velocidad dada por:
Esta velocidad es justamente la velocidad de la luz. Maxwell no creyó que esto fuera una coincidencia y por
eso surgió que la luz es una onda electromagnética. Además, afirmó que la luz visible era sólo una pequeña
parte de todo un espectro de radiaciones electromagnéticas.
Las predicciones teóricas de Maxwell fueron confirmadas en 1887 por el físico alemán Hertz, quién
demostró experimentalmente que circuitos oscilantes emiten ondas electromagnéticas.
Las ondas electromagnéticas se caracterizan por la frecuencia de oscilación de sus campos eléctrico y
magnético. Cuanto más alta es esta frecuencia, más energética es la radiación electromagnética.
El espectro electromagnético está formado por la secuencia de todas las ondas electromagnéticas
conocidas, ordenadas según su longitud de onda o su frecuencia.

14. Ecuaciones de Maxwell
Primera ecuación de Maxwell
Es el teorema de Gauss para el campo eléctrico: el flujo del campo eléctrico a
través de cualquier superficie cerrada es proporcional a la carga eléctrica interior
Segunda ecuación de Maxwell
El flujo magnético a través de cualquier superficie cerrada es cero. La evidencia
experimental de esta ley está en el hecho de que las líneas de inducción magnética
no convergen, en ningún punto divergen en punto alguno. Esto es, no existen
monopolos magnéticos, es decir, los polos magnéticos siempre se presentan en
parejas.
Tercera ecuación de Maxwell
Es la ley de Faraday de la inducción electromagnética; un campo magnético
variable genera un campo eléctrico a su alrededor. La evidencia experimental
de esta ecuación es el fenómeno de la inducción electromagnética.
Cuarta ecuación de Maxwell
Es el teorema de Ampere generalizado por Maxwell: un campo magnético
puede ser producido por una corriente eléctrica o por un campo eléctrico
variable.

15. FIN
Sergio Gutiérrez Cibrián