Inducción electromagnética: guía de estudio

Ideas clave

Un flujo magnético variable a través de una espira induce una fem. La ley de Faraday da su valor, la ley de Lenz su sentido, y la misma idea explica generadores, transformadores e inductores.

• La ley de Faraday es ε = −N ΔΦ ÷ Δt, con flujo Φ = BA cos θ. Solo un cambio de flujo induce una fem.
• La ley de Lenz, el signo menos, dice que la corriente inducida se opone al cambio que la produce.
• Un conductor de longitud L que se mueve con rapidez v a través de un campo tiene una fem de movimiento BLv.
• Un inductor almacena energía ½LI² en su campo magnético y se opone a los cambios de corriente.

Ecuaciones clave

• ε = −N ΔΦ ÷ Δt
• Φ = BA cos θ
• ε = BLv (motional)
• ε = NBAω sin ωt (generator)
• U = ½LI²
• L = μ₀N²A ÷ ℓ (solenoid)

Ejemplo resuelto

Una varilla de 0,50 m se desliza a 4,0 m/s perpendicular a un campo de 0,20 T sobre rieles que forman un circuito de 2,0 Ω. La fem es BLv = 0,20 × 0,50 × 4,0 = 0,40 V y la corriente 0,40 ÷ 2,0 = 0,20 A. La fuerza magnética que se opone al movimiento es BIL = 0,20 × 0,20 × 0,50 = 0,020 N, así que la potencia necesaria es 0,020 × 4,0 = 0,080 W, igual a I²R.

Errores comunes

• Olvidar el número de espiras N cuando la bobina tiene muchas vueltas.
• Usar el flujo en lugar de su ritmo de cambio. Un flujo constante no induce nada.
• Ignorar la ley de Lenz al hallar el sentido de la corriente inducida.

Práctica

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