Experiencias de Faraday

Experiencias de FARADAY
Para algunas leyes físicas es difícil encontrar experimentos que conduzcan de una manera directa y convincente a la formulación de la ley. La ley de inducción electromagnética de Faraday, que es una de las ecuaciones fundamentales del electromagnetismo, es diferente en cuanto a que hay un buen numero de experimentos sencillos de los cuales puede deducirsedirectamente.

Fueron llevados a cabo por Michael Faraday en Inglaterra en 1831 y por Joseph Henry en los Estados Unidos aproximadamente en la misma época. Como la corriente eléctrica continua que circula por un alambre produce un campo magnético alrededor del mismo, inicialmente Faraday pensó que un campo estacionario podía producir una corriente.
Faraday utilizo un montaje como se ve en elgrafico

Cuando el campo magnético generado por la bobina izquierda esa estacionario no aparecía corriente inducida en la bobina derecha. Sin embargo aparecía una corriente momentánea en el instante en que se cerraba el interruptor S de la bobina izquierda, cuando se abría de nuevo volvía a observarse una corriente inducida momentáneamente en la bobina derecha y esta tenia sentido contrario a laprimera. Por lo tanto únicamente existía corriente inducida cuando el campo magnético producido por la bobina estaba cambiado.




La figura la muestra una bobina conectada a un galvanómetro, si introducimos un imán recto en la bobina con su polo norte hacia la bobina ocurre que mientras el imán bobina ahora esta en sentido contrario este en movimiento el galvanómetro se desvía, poniendo enmanifiesto que esta pasado una corriente por la bobina . Si el imán se mueve alejándose de la bobina el galvanómetro se desvía nuevamente pero en sentido contrario.
Con varios experimentos de este tipo se demuestra que lo que importa es el movimiento relativo del imán y la bobina. La corriente que aparece en este experimento se llama corriente inducida y se dice que es producida por una fuerzaelectromotriz inducida.

Ley de inducción de FARADAY

Faraday tuvo la intuición de darse cuenta que el cambio en el flujo, B Φ, de inducción magnética para la bobina de la izquierda y en los otros experimentos realizados era el factor común importante. Este flujo puede ser producido por un imán recto o por una espira de corriente.
La ley de la inducción de Faraday dice que la fuerzaelectromotriz inducida, ε, en un circuito es igual al valor negativo de la rapidez con la cual está cambiando el flujo que atraviesa el circuito.
La ecuación que define la ley de inducción de Faraday la podemos expresar como:
d B Φ
ε = − ------
dt

Ley de Lenz

Aunque la ley de Faraday-Henry, a través de su signo negativo, establece una diferencia entre las corrientes inducidaspor un aumento del flujo magnético y las que resultan de una disminución de dicha magnitud, no explica este fenómeno:
Una forma de escribir la ley de Lenz en términos de la contribución de la corriente inducida al campo magnético total es la siguiente: el sentido de la corriente inducida es tal que su contribución al campo magnético total se opone a la variación del flujo de campo magnético queproduce la corriente inducida.
Así, cuando el polo norte de un imán se aproxima a una espira, la corriente inducida circulará en un sentido tal que la cara enfrentada al polo norte del imán sea también Norte, con lo que ejercerá una acción magnética repulsiva sobre el imán, la cual es preciso vencer para que se siga manteniendo el fenómeno de la inducción. Inversamente, si el polo norte del imánse aleja de la espira, la corriente inducida ha de ser tal que genere un polo Sur que se oponga a la separación de ambos. Sólo manteniendo el movimiento relativo entre espira e imán persistirán las corrientes inducidas, de modo que si se detiene el proceso de acercamiento o de separación cesarían aquéllas y, por tanto, la fuerza magnética entre el imán y la espira desaparecería.
La ley de Lenz,...