Inducción Electromagnética

Siguiendo nuestro estudio sobre el electromagnetismo, vamos a tocar un tema que forma parte fundamental sobre el funcionamiento de muchos aparatos electrodomésticos y máquinas industriales. Se trata sobre la inducción electromagnética. 

Si el cable se enrolla en una bobina, el campo magnético se intensifica en gran medida produciendo un campo magnético estático alrededor de sí mismo que forma la forma de una barra magnética que da un polo norte y un polo sur.

El flujo magnético desarrollado alrededor de la bobina es proporcional a la cantidad de corriente que fluye en los devanados de las bobinas, como se ve en la siguiente imagen. Si se enrollan capas adicionales de alambre sobre la misma bobina con la misma corriente que fluye a través de ellas, se aumentará la intensidad del campo magnético estático.

Por lo tanto, la intensidad del campo magnético de una bobina está determinada por los amperios-vuelta de la bobina. Con más vueltas de cable dentro de la bobina, mayor será la fuerza del campo magnético estático a su alrededor.

Pero, ¿qué pasaría si invirtiéramos esta idea al desconectar la corriente eléctrica de la bobina y en lugar de un núcleo hueco colocamos una barra magnética dentro del núcleo de la bobina de cable? , pues bien, al mover esta barra imán "dentro" y "fuera" de la bobina, una corriente sería inducida dentro de la bobina por el movimiento físico del flujo magnético en su interior.

Del mismo modo, si mantuviéramos la barra magnética estacionaria y moviéramos la bobina hacia adelante y hacia atrás dentro del campo magnético, se induciría una corriente eléctrica en la bobina. Luego, ya sea moviendo el cable o cambiando el campo magnético, podemos inducir un voltaje y una corriente dentro de la bobina y este proceso se conoce como inducción electromagnética y es el principio básico de operación de transformadores, motores y generadores.

Análisis de la Inducción electromagnética

La inducción electromagnética fue descubierta por primera vez en la década de 1830 por Michael Faraday . Faraday observó de que cuando se traslada un imán permanente dentro y fuera de una bobina o un solo bucle de alambre se induce un voltaje, y por lo tanto una corriente es producida.

Entonces, lo que Michael Faraday descubrió fue una forma de producir una corriente eléctrica en un circuito utilizando solo la fuerza de un campo magnético, sin llegar hacer uso de las baterías. Esto llevó a una ley muy importante que vincula la electricidad con el magnetismo, la Ley de Inducción Electromagnética de Faraday . ¿Entonces, cómo funciona?.

Cuando el imán se mueve "hacia" la bobina, el indicador o la aguja del Galvanómetro, que es básicamente un amperímetro de bobina móvil con centro cero muy sensible, se desviará de su posición central en una sola dirección. Cuando el imán deja de moverse y se mantiene estacionario con respecto a la bobina, la aguja del galvanómetro vuelve a cero, ya que no hay movimiento físico del campo magnético.

Del mismo modo, cuando el imán se aleja de la bobina en la otra dirección, la aguja del galvanómetro se desvía en la dirección opuesta con respecto a la primera, lo que indica un cambio en la polaridad. Luego, al mover el imán hacia adelante y hacia atrás hacia la bobina, la aguja del galvanómetro se desviará hacia la izquierda o hacia la derecha, positiva o negativa, en relación con el movimiento direccional del imán.

Veamos la imagen:

Del mismo modo, si el imán ahora se mantiene estacionario y solamente la bobina se mueve acercándose o alejándose del imán, la aguja del galvanómetro también se desviará en cualquier dirección. Luego, la acción de mover una bobina o bucle de cable a través de un campo magnético induce una tensión en la bobina, siendo la magnitud de esta tensión inducida proporcional a la velocidad o velocidad del movimiento.

Entonces podemos ver que cuanto más rápido sea el movimiento del campo magnético, mayor será la fem (fuerza electromotriz) o voltaje inducido en la bobina, por lo que para que la ley de Faraday se mantenga verdadera debe haber "movimiento relativo" o movimiento entre la bobina y el campo magnético.