Un campo magnético variable induce un campo eléctrico y viceversa.

Inducción electromagnética

La inducción electromagnética es la aparición de una corriente eléctrica en un circuito cerrado cuando no hay movimiento relativo entre el circuito y el campo magnético de un imán. La corriente del circuito recibe el nombre de corriente inducida. Esta corriente inducida aparecerá siempre que haya una variación del flujo de inducción magnética a través del área encerrada por el circuito, sea por la variación en la intensidad del campo magnético que genera la inducción, o por la variación del área o del ángulo que \(\vec{B}\) hace que la normal al area en el transcurso del tiempo. definiciones:

Flujo de inducción magnética \((\Phi)\)
En un circuito abierto es igual al número de líneas de inducción que pasan a través de la superficie. El módulo del flujo de la inducción magnética a través de una superficie cerrada es cero. El flujo magnético para una superficie plana de area \(A\), en un campo magnético uniforme \(B\) , que forma un ángulo \(\alpha\) con la normal al plano, es dado por $$ \Phi = AB cos( \alpha ) $$ La unidad de flujo magnético en el \(SI\) es el Weber: $$Wb = \frac{kg.m^2}{s^{2}.A} = Tm^2 = Vs = \frac{J}{A}$$
Inductor
Un inductor es un dispositivo que se puede utilizar para crear un campo magnético conocido dentro de una dada región, en la práctica el ejemplo típico inductor es el solenoide, o sea , un alambre enrollado como un resorte. También podemos definir el inductor con un dispositivo que almacena energía magnética para ser atravesado por una corriente eléctrica. Un inductor se caracteriza por su inductancia \(L\) . Si la corriente \(i\) atraviesa las \(N\) espiras de un inductor, un flujo magnético enlaza estas espiras. La inductancia está dada por: $$ L = \frac{N \Phi}{i} $$
Autoinducción
Representa el flujo de la inducción magnética producido por la propia corriente del circuito a través del area que lo limita, por unidad de corriente. Las características autoindutância de un circuito son:
  • Representa una oposición a las variaciones de la intensidad de la corriente en el circuito
  • Cuando la intensidad de la corriente aumenta, el autoindutância tiende a disminuirla, y cuando la intensidad de corriente disminuye, la autoindutância tiende a aumentarla.
La unidad autoindutância en el \(SI\) es el Henry \((H)\) : $$ H = \frac{Wb}{A} = \frac{Vs}{A} = \frac{kg.m^2}{s^{2}.A^2} $$
Fuerza electromotriz autoinducida
Siempre que hay una variación en la intensidad de la corriente, en un circuito ubicado en la región de un campo magnético, habrá una variación del flujo de campo a través del área encerrada por el circuito. En consecuencia, en el circuito aparece una \(fem\) auto-inducida $$ \mathscr{E} = - L \left( \frac{\Delta i}{\Delta t} \right) $$ donde \(L\) , la inductancia, es una constante que depende de la geometría del circuito.

Ley de Faraday

Cada vez que el flujo magnético a través del área encerrada por un circuito cerrado varía con el tiempo, en este circuito se induce una fuerza electromotriz $$ \mathscr{E} = - \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} $$

Ley de Lenz

Comentar sobre la tendencia de los sistemas a resistirse a los cambios. Constituye también, una regla práctica para la determinación del sentido de la corriente inducida en un circuito.

El sentido de la corriente inducida en un circuito es tal que se opone a la causa que lo produce.
La \(fem\) y la corriente eléctrica inducida en un circuito generan un campo magnético que se opone al cambio del flujo magnético que induce esta corriente ".

Transformador

Son dispositivos que permiten cambiar una \(ddp\) , aumentandola o disminuyendola. Sólo trabajan en circuitos de corriente alterna. El modelo más simple consiste en dos espiras bien cercanas, paralelas pero sin contacto eléctrico. Cuando una corriente alterna se aplica a una bobina (llamada primaria), esto genera un campo magnético variable que interfiere con la otra espira (llamada secudária). De acuerdo con la ley de Faraday, una corriente inducida aparece en la secundaria.

Si el número de espiras o vueltas en el primario \((n_p)\) es mayor que el secundario \((n_s)\) , que reducirá la tensión de salida en el secundario y viceversa. La fórmula que relaciona las tensiones \((U)\) , la corriente \((i)\) y el número de vueltas \((n)\) es: $$ \frac{U_s}{U_p} = \frac{n_s}{n_p} = \frac{i_s}{i_p}. $$ Sin embargo, esta fórmula se simplifica bastante porque existen muchos factores que modifican la tensión de salida del transformador como calefacción, el material utilizado, la geometría, la construcción , etc.

Relatividad de los fenómenos eléctricos y magnéticos

Cuando una barra conductora tiene un movimiento de traslación en la región de un campo magnético, la fuerza que actúa sobre los electrones libres de la barra puede ser considerada eléctrica o magnética, dependiendo de la referencia adoptada.