Leyes de magnetismo

5.7.  Ley de Faraday, Ley de Lenz, Ley de Ampere

* Ley de Faraday
Los experimentos llevados a cabo por Michael Faraday en Inglaterra en 1831 e independientemente por Joseph Henry en los Estados Unidos en el mismo año, demostraron que una corriente eléctrica podría ser inducida en un circuito por un campo magnético variable.   Los resultados de estos experimentos produjeron una muy básicae importante ley de electromagnetismo conocida como ley de inducción de Faraday.  Esta ley dice que la magnitud de la fem inducida en un circuito es igual a la razón de cambio de flujo magnético a través del circuito.
Como se verá, la fem inducida puede producirse de varias formas.  Por ejemplo, una fem inducida y una corriente inducida pueden producirse en una espira de alambre cerrada cuandoel alambre se mueve dentro de un campo magnético.  Se describirán tales experimentos junto con un importante número de aplicaciones que hacen uso del fenómeno de inducción electromagnética.
Con el estudio de la ley de Faraday, se completa la introducción a las leyes fundamentales del electromagnetismo.  Estas leyes pueden resumirse en un conjunto de cuatro ecuaciones llamadas ecuaciones deMexwell.  Junto con la ley de la fuerza de Lorentz, representan una teoría completa para la descripción de las interacciones de objetos cargados.  Las ecuaciones de Maxwell relacionan los campos eléctricos y magnéticos y sus fuentes fundamentales es decir, las cargas eléctricas.
LEY DE INDUCCION DE FARADAY
Se principiará describiendo dos experimentos sencillos que demuestran que una corriente puedeser producida por un campo magnético cambiante.  Primero, considérese una espira de alambre conectada a un galvanómetro.  Si un imán se mueve hacia la espira, la aguja del galvanómetro se desviará en una dirección, si el imán se mueve alejándose de la espira, la aguja del galvanómetro se desviará en dirección opuesta.
Si el imán se mantiene estacionario en relación a la espira, no se observarádesviación.  Finalmente, si el imán permanece estacionario y la espira se mueve acercándola y alejándola del imán, la aguja del galvanómetro también sé deflectará.  A partir de estas observaciones, se puede concluir que siempre que exista un movimiento relativo entre el imán y el circuito de la espira se generará una corriente en el circuito.
Estos resultados son muy importantes en vista delhecho de que se crea una corriente en el circuito ¡ aun cuando exista batería en el circuito !. Esta corriente se denominó corriente inducida, la cual se produce por una fem inducida.
Ahora se describirá un experimento, realizado por primera vez por Faraday, el cual se representa en la figura 5.9.  Parte del aparato consta de una bobina conectada a una batería y a un interruptor.
Se haráreferencia a esta bobina como la bobina primaria y a su correspondiente circuito como circuito primario.  La bobina se devana alrededor de un anillo (núcleo) de hierro para intensificar el campo producido por la corriente a través de la bobina.  Una segunda bobina a al derecha, también se devana alrededor del anillo de hierro y se conecta a un galvanómetro.  Se hará referencia a está como bobina secundariay a su correspondiente circuito como circuito secundario.
No existe batería en el circuito secundario y la bobina secundaria no está conectada con la bobina primaria.  El único propósito de este circuito es detectar cualquier corriente que pueda ser producida por un cambio en el campo magnético.

Fig. 5.9.   Experimento de Faraday.  Cuando el interruptor en el circuito primario, a laizquierda, se cierra, el galvanómetro en el circuito secundario se desvía momentáneamente.
La primera impresión que se puede tener es que no debería de detectar ninguna corriente en el circuito secundario.  Sin embargo, algo sucede cuando de repente se abre y se cierra el interruptor.
En el instante que se cierra el interruptor en el circuito primario, el galvanómetro en el circuito secundario se...