La ley de inducción electromagnética de Faraday indica que la tensión inducida en un circuito cerrado es directamente proporcional a la velocidad con que varía el flujo magnético que cruza una superficie cualquiera con el circuito como borde.
La ley lleva el nombre del físico y químico que la desarrolló, Michael Faraday.
En su desarrollo, Michael Faraday se basó en el principio de conservación de la energía. La hipótesis de Faraday era que si el flujo una corriente eléctrica podría generar un campo magnético, también sería posible que el campo magnético pudiera producir una corriente eléctrica.
Fórmula de la ley de inducción de Faraday
La siguiente fórmula define la relación entre la variación del flujo magnético que atraviesa una superficie S, que está cerrada por el contorno C y el campo eléctrico a lo largo del mismo contorno:
donde
E representa el campo eléctrico.
B es la densidad de flujo magnético .
dl es un elemento infinitesimal del contorno C.
dA es el elemento diferencial de la superficie S.
Con la regla de la mano derecha podemos saber las direcciones de los contornos C y de dA.
En el caso de una bobina inductora con N vueltas del hilo eléctrico hace N vueltas tenemos la siguiente fórmula:
donde
ε es la fuerza electromotriz (fem) inducida
dΦ / dt es la tasa de cambio a lo largo del tiempo del flujo magnético Φ.
El signo negativo de la fórmula y la dirección de la fuerza electromotriz fueron introducidos por la ley de Lenz.
La ley de inducción de Faraday fue la última ley en añadirse a las ecuaciones de Maxwell.
Ejemplos de aplicaciones de la ley de Faraday en la vida diaria
A continuación enumeramos algunos ejemplos de la aplicación de la ley de Faraday.
Generador eléctrico
Los generadores eléctricos convierten una energía cinética rotacional en electricidad haciendo girar un imán llamado rotor. El rotor gira alrededor de unas bobinas fijas generando un campo magnético cambiante que induce una corriente eléctrica.
Dependiendo de la configuración, el generador de corriente puede ser de corriente continua, alterna o trifásica.
Motor eléctrico
El motor eléctrico funciona de la forma inversa que el generador. En un motor eléctrico se aplica una corriente a un electroimán que genera un campo magnético. Este campo interactúa con el imán del rotor haciéndolo girar.
Freno magnético
Un freno magnético funciona conectando un electroimán a un disco metálico.
Para activar el freno, hacemos circular una corriente por el electroimán y lo activamos. La corriente eléctrica genera un campo magnético sobre el disco. El campo magnético induce las llamadas corrientes de Foucault por la ley de Faraday.
Las corrientes de Foucault se ven afectadas por el efecto Joule y liberan calor, que es energía que proviene de la energía cinética del disco. Al reducir la energía cinética, el disco reduce su velocidad.
Cocinas de inducción
Una cocina de inducción también funciona por la ley de Joule generando corrientes de Foucault. Se sitúa un imán en espiral debajo de la placa vitrocerámica. Al colocar un recipiente metálico sobre la placa se activa el imán induciendo las corrientes de Foucault y, por lo tanto, calor.