Este documento tiene por objetivo el comprendimiento conceptual por sobre el modelado matemático de: Ley de inducción de Faraday Ley de Lenz Ley de Biot-Savart Reglas de Fleming Así como el de identificar en un proceso de transformación de voltajes el momento en que cada una de estas leyes y reglas son útiles.

1. Trabajo de Maquinas Electricas1
Erika Poveda
epoveda@est.ups.edu.ec
Libio Calle
lcalle@est.ups.edu.ec
transversal a las líneas de flujo magnético de un
1 Introducción campo magnético.
Este documento tiene por objetivo el
comprendimiento conceptual por sobre el
modelado matemático de:
Ley de inducción de Faraday
Ley de Lenz
Ley de Biot-Savart
Reglas de Fleming
Así como el de identificar en un proceso de
transformación de voltajes el momento en que Figura 1.1 Modelado grafico Ley de Faraday
cada una de estas leyes y reglas son útiles.
En la figura se puede apreciar que el conductor
que se encuentra entre los puntos CD es
1. Ley de Inducción de introducido en un campo magnético transversal a
la orientación del conductor y al sentido de
Faraday movimiento de este último, esto produce que en
los extremos del conductor se presente una
diferencia de potencial (voltaje), demostrando así
que la inducción de voltaje requiere de:
1. Un campo o flujo magnético
2. Un conductor orientado
transversalmente al campo
3. Movimiento transversal de conductor
respecto al campo.
Michael Faraday
En 1831 Michael Faraday realizo una serie de
experimentos que involucraban esencialmente un
imán y un conductor eléctrico y a través de estos
experimentos y observaciones estableció que los Si uno de estos tres aspectos no se cumple,
voltajes inducidos son aquellos producidos simplemente no hay inducción de voltaje, nótese
cuando se mueve un conductor en sentido que el tercer requisito apunta a un movimiento
relativo del conductor respecto al campo, en

2. otras palabras que no precisamente el conductor
es el que necesita estar en movimiento dentro del 2. Ley de Lenz:
campo, puede darse el caso de que el conductor
este estático y el campo varíen alrededor del
conductor, siendo este el caso de igual manera
cumple los tres aspectos y se puede dar una
inducción de voltaje.
Esta fue la ley más conocida que enunció
Faraday, en la que demostraba que el voltaje
inducido es directamente proporcional a la
velocidad con la que cambia el flujo magnético
que atraviesa una superficie con el circuito como
borde.
Heinrich Friedrich Emil Lenz
El sentido de la corriente inducida se puede
obtener de la ley de lenz que establece que,
1.2 Ley de Faraday Aplicada en
El sentido de la corriente inducida sería tal que
Transformadores
su flujo se opone a la causa que la produce.
Con el conocimiento debelado en el punto
anterior se puede explicar de una mejor manera
el funcionamiento de los transformadores de
voltaje.
En las figuras se puede observar que cuando el
Primero notaremos que un transformador imán se acerca a las espiras, el flujo magnético a
básicamente está formado por dos arrollamientos través de las espiras aumenta. De acuerdo con la
de conductor llamadas bobinas, un núcleo de Ley de Lenz, las corrientes inducidas deben crear
material ferro magnético (conductor de líneas de flujos , que se deben oponer al aumento del flujo
flujo magnético) inicial, y los sentidos de las corrientes serán los
indicados.
Como condición de funcionamiento el efecto
de transformación no se puede realizar sin una
fuente de corriente alterna, en la que la corriente El campo magnético es producido por la
varié respecto al tiempo, este hecho hará que el corriente eléctrica que circula por un conductor.
flujo magnético generado alrededor del núcleo Para determinar la expresión del campo
ferro magnético sea variable en el tiempo, y magnético producido por una corriente se
pueda producir en la segunda bobina una emplean dos leyes: la ley de Biot-Savart y la ley
inducción de voltaje. de Ampère
El campo magnético es producido por la
corriente eléctrica que circula por un conductor.
Para determinar la expresión del campo
magnético producido por una corriente se

3. emplean dos leyes: la ley de Biot-Savart y la ley
de Ampère
El flujo de un campo magnético uniforme a
través de un circuito plano viene dado por:
donde:
Figura 3.1 Principio motor eléctrico
 Φ = Flujo magnético. La unidad en el SI En la grafica se aprecia lo que se explico
es el weber (Wb). anteriormente, un conductor con una corriente
 B = Inducción magnética. La unidad en que es sometido a un campo magnético genera
el SI es el tesla (T). una fuerza y por ende un movimiento, este
 S = Superficie del conductor. movimiento esta limitado sobre un eje central
 α = Ángulo que forman el conductor y dejando en consecuencia una fuerza de torque,
la dirección del campo. que se traduce en un motor eléctrico
3. Ley de Biot-Savart
4.Ley de Fleming:
Si las anteriores dos reglas son necesarias
para comprender el comportamiento de los
generadores y transformadores, la ley de Biot-
Savart deriva en una ley para comprender el
funcionamiento de los motores eléctricos.
Esta ley establece que si un conductor por el cual
circula una corriente eléctrica está sometido a los
efectos de un flujo magnético, eventualmente
aparecerá una fuerza que trate de expulsar el
conductor del flujo o campo magnético.
Los motores aprovechan esta fuerza,
condenada a un eje central, lo que se traduce
como una fuerza giratoria producida por un
campo magnético
Sir John Ambrose Fleming

4. Si el pulgar, el dedo índice y el dedo medio de Referencias
la mano derecha se colocan en ángulo recto
entre sí, apuntando con el pulgar en la [1]Maquinas Electricas, Stephen J.Chapman
dirección en la que se mueve el alambre, y con
[2]http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet
el índice en la dirección del campo, el dedo
/induccion/varilla/varilla.htm
medio apuntará en la dirección convencional de
la corriente inducida. [3]http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fy
q3/tema9/tema9.html
[4]http://www.monografias.com/trabajos58/progr
ama-electrotecnia-magnetismo/programa-
electrotecnia-magnetismo2.shtml
[5]http://generadoresdeca.blogspot.com/2009/08/
regla-de-la-mano-derecha-para.html
Figura Regla de la mano derecha para
generadores
Figura Regla de la mano izquierda
para motor
Conclusiones
En el punto mucho cuidado con el resultado, lo
que se induce es un voltaje, la corriente es la
consecuencia de conectar este voltaje a una
carga.
Las reglas de Fleming no parecen ser útiles pero
en la práctica y el cálculo son muy útiles ya que
nos ayudan a predecir cómo se comportara el
campo, las fuerzas o la corriente de la maquina
que se trate.
Apéndice I
La Constante de Boltzman
Denominada a la relación entre un concepto
matemático y una enigmática calidad física
simbolizada con K o KB, muy útil para cálculos
relacionados con átomos, moléculas, iones,
electrones, etc.
k = 1,38 × 10-23 J . k-1