Ley de Faraday

Ley de Faraday
La ley de inducción electromagnética de Faraday (o simplemente ley de Faraday) establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde:
(*)Description: \oint_C \vec{E} \cdot \vec{dl} = - \ { d \over dt } \int_S \vec{B} \cdot \vec{dA}
Donde Description: \vec{E} es el campo eléctrico, Description: d\vec{l} es el elemento infinitesimal del contorno C, Description: \vec{B} es la densidad de campo magnético y S es una superficie arbitraria, cuyo borde es C. Las direcciones del contorno C y de Description: \vec{dA} están dadas por la regla de la mano derecha.

Esta ley fue formulada a partir de los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831. Esta ley tiene importantes aplicaciones en la generación de electricidad.
Formula
Nótese que la fórmula (*) permite intercambiar el orden de la integral de superficie y la derivada temporal siempre y cuando la superficie de integración no cambie con el tiempo. Por medio del teorema de Stokes puede obtenerse una forma diferencial de esta ley:
Description: \nabla \times \vec{E} = -\frac{\partial \vec{B}} {\partial t}
Ésta es una de las ecuaciones de Maxwell, las cuales conforman las ecuaciones fundamentales del electromagnetismo. La ley de Faraday, junto con las otras leyes del electromagnetismo, fue incorporada en las ecuaciones de Maxwell, unificando así al electromagnetismo.
En el caso de un inductor con N vueltas de alambre, la fórmula anterior se transforma en:
Description: \,V_\varepsilon = -N{d \Phi \over d t}
Donde Vε es el voltaje inducido y dΦ/dt es la tasa de variación temporal del flujo magnético Φ. El sentido del voltaje inducido (el signo negativo en la fórmula) se debe a la ley de Lenz.

EJEMPLOS
Una bobina consta de 200 vueltas de alambre y tiene una resistencia total de 2 Ω. Cada vuelta es un
cuadrado de 18 cm de lado y se activa un campo magnético uniforme perpendicular al plano de la
bobina. Si el campo cambia linealmente de 0 a 0,5 tesla en 0,8 seg. Cual es la magnitud de la fem
inducida en la bobina mientras esta cambiando el campo?
 El área de una vuelta de la bobina es:
Lado = 18 cm = 0,18 m
A = 0,18m * 0,18m = 0,0324 m2
El flujo magnético a través de la bobina en t = 0 es cero, puesto que B = 0 en dicho momento. Φ2 = 0
 En t = 0,8 seg. El flujo magnético a través de una vuelta de la bobina es: Φ1 = B * A
Φ1 = 0,5 T * 0,0324 m2
Φ1 = 0,0162 T m2
 Por tanto, la magnitud de la fem inducida es:
 ΔΦB = B Φ1 – Φ2 = 0,0162 T m – 0 = 0,0162 T m 2 2
N = 200 vueltas.
Δt = 0,8 seg
 t
B N
Δ
Δ = φ ε
 voltios4,05 seg 0,8
2 m T 3,24 seg 0,8
2 m T 0,0162 200
t
B N = = = Δ
Δ = φ ε
ε = 4,05 voltios


EXPERIMENTO
En el siguiente experimento mediante un imán, una bobina y un galvanómetro se observa que un campo magnético variable en una bobina da lugar a una fuerza electromotriz.
Materiales & Equipos
  • Galvanómetro
  • Bobina
  • Imán
  • Cables de conexión
Descripción del experimento
En el montaje se conecta la bobina diréctamente al galvanómetro mediante los cables de conexión. Sin aplicar campo magnético a la bobina se observa que no hay corriente eléctrica fluyendo por el circuito pues la aguja del galvanómetro está en cero. Cuando se introduce y se saca el imán de la bobina se observa que la lectura del galvanómetro cambia, indicando que hay corriente eléctrica fluyendo por el circuito.
Description: http://fisicaexpdemostrativos.uniandes.edu.co/Images/LeyDeFaraday-Montaje.png
Se encuentra entonces que un campo magnético que varía en la bobina induce un campo eléctrico en el circuito que da lugar a una corriente eléctrica. El resultado anterior se generaliza por medio de la ley de Faraday: "un campo magnético que varía induce un campo eléctrico".



                         

Oval: Ley de Faraday
 




















Mapa conceptual
Reserved: Formula:  





















MAPA MENTAL
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·       LEY DE INDUCCION
·       VOLTAJE
·       CIRCUITO
·       REACCIONES QUIMICAS
·       ELECTRICIDAD
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·       MICHAEL FARADAY






SOPA DE LETRAS


HORIZONTAL                             VERTICAL                                 
1
2
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