📘 Introducción a la Ley de Inducción de Faraday
La ley de inducción de Faraday establece que una fuerza electromotriz (FEM) se induce en un circuito cerrado cuando el flujo magnético que atraviesa su superficie cambia con el tiempo. Este principio es fundamental para el funcionamiento de generadores eléctricos y transformadores.
🔍 Fórmula de la Ley de Faraday
Matemáticamente, la FEM inducida \( \mathcal{E} \) viene dada por:
\( \mathcal{E} = -\,\frac{d\Phi_B}{dt} \)
donde \( \Phi_B = \int \! \mathbf{B} \cdot d\mathbf{A} \) es el flujo magnético a través del área \( A \), y el signo negativo incorpora la ley de Lenz, indicando que la corriente inducida se opone al cambio de flujo.
📐 Explicación del Concepto
Flujo Magnético
El flujo magnético \( \Phi_B \) mide cuántas líneas de campo magnético \( \mathbf{B} \) cruzan una superficie. Un cambio en la intensidad, orientación o área de la espira genera una FEM inducida.
Ley de Lenz
La ley de Lenz aclara la dirección de la corriente inducida: crea un campo magnético que se opone a la variación original, conservando la energía.
⚡ Ejemplos y Aplicaciones Prácticas
Generador Eléctrico
En un generador, una bobina gira en un campo magnético estacionario. La variación periódica del flujo induce una corriente alterna según la ley de Faraday.
Freno Electromagnético
Cuerpos metálicos que pasan rápidamente por un campo magnético variable generan corrientes de Foucault que disipan energía, frenando el movimiento.
🎥 Video Tutorial
🔧 Ejercicio Resuelto
Una espira de área \( 0.02 \, \mathrm{m^2} \) experimenta un cambio de flujo magnético desde \( 0.1 \, \mathrm{Wb} \) a \( 0.03 \, \mathrm{Wb} \) en \( 0.5 \, \mathrm{s} \). Calcular la FEM inducida.
\( \mathcal{E} = -\frac{\Delta \Phi_B}{\Delta t} = -\frac{0.03 - 0.1}{0.5} = 0.14 \, \mathrm{V} \)
📑 Conclusión
La ley de inducción de Faraday es esencial para comprender cómo la variación de un campo magnético produce corriente eléctrica. Sus aplicaciones abarcan desde generadores y transformadores hasta frenado electromagnético en trenes.
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