FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCUDA. Ley De Lenz

INTRODUCCIÓN

El conocimiento de las acciones magnéticas se remonta a la antigüedad griega, pues ya entonces se había observado la acción de la magnetita o piedra imán sobre el hierro. Pero el estudio fundamentado del magnetismo y sus leyes tienen su inicio en el siglo XIX. El físico danés Oersted comprobó la interacción entre la corriente eléctrica y una aguja imantada, lo que indicaba que los efectos de imanes y corrientes eléctricas eran similares, Algunos años mas tarde, Faraday consiguió generar una corriente eléctrica en una espira variando la intensidad de corriente en un circuito próximo. Ambos resultados se deben a fuerzas originadas por la carga eléctrica en movimiento. Estas fuerzas no son las electrostáticas, sino que tienen un carácter diferente (magnético), atribuible sin duda al movimiento de la carga eléctrica.

Hacia la primera mitad del siglo XIX, se comenzaron a detectar lazos conectores entre la electricidad y el magnetismo. Primero se estableció que se podían crear campos magnéticos -imanes- moviendo cargas eléctricas, esto es, corrientes. Luego se demostró que un imán podía desviar el curso de una carga eléctrica en movimiento. Una sorpresa mucho mayor fueron los descubrimientos realizados en forma independiente por el físico británico Michael Faraday -un ex encuadernador de libros que llegó a ser director del pilar central de la ciencia británica que es la Royal Institution-, y el físico norteamericano Joseph Henry, quienes demostraron que un imán en movimiento puede crear un campo eléctrico y provocar un flujo de corriente.

La unión de la electricidad y el magnetismo queda patente cuando descubrimos que una intensidad eléctrica es capaz de crear un campo magnético a su alrededor. No obstante la física es una ciencia en la que el pensamiento ``simétrico'' resulta frecuentemente ampliamente productivo, es decir, podemos preguntarnos ¿Y podrá un campo magnético producir un fenómeno eléctrico?. La respuesta a esta pregunta es afirmativa, como veremos a continuación.

FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA. LEY DE LENZ

Hasta ahora hemos visto que un campo magnético puede ser inducido por una corriente eléctrica y como un campo magnético es capaz de producir una fuerza sobre cargas eléctricas en movimiento. Ahora vamos a ver como un campo magnético puede inducir una fuerza electromotriz (tensión eléctrica) sobre un conductor. Efectivamente, si movemos un conductor que se encuentra en el seno de un campo magnético, sobre el se inducirá una fuerza electromotriz. El valor de esta fuerza depende de la velocidad a la que el conductor se mueva, la longitud de este y de la intensidad del campo magnético:

PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE LOS MATERIALES

No todos los materiales se comportan de igual manera frente a los campos magnéticos. Un clavo de hierro es atraído por un imán, pero un trozo de madera no experimenta ninguna fuerza en las proximidades de ese mismo imán.

El comportamiento de los materiales frente a los campos magnéticos depende de la estructura interna del material. El movimiento de los electrones que forman un material hace que se induzcan pequemos campos magnéticos. En función de cómo se orienten estos pequeños campos magnéticos en presencia de un campo magnético externo los materiales presentan estas propiedades:

Diamagnéticos: Esta propiedad magnética consiste en que parte de los pequeños campos magnéticos inducidos por el movimiento de rotación de los electrones del propio material, en presencia de un campo magnético externo, se orientan de forma opuesta este. Como consecuencia, un material diamagnético tiende a desplazarse a la zona donde el campo magnético externo es más débil. Todos los materiales presentan la propiedad del diamagnetismo, lo que sucede es que este efecto es tan débil que queda oculto por otros efectos que veremos a continuación.

Paramagnéticos: Esta propiedad magnética consiste en que parte de los pequeños campos magnéticos inducidos por el movimiento de rotación de los electrones del propio material, en presencia de un campo magnético externo se alinean en la misma dirección que este. Como consecuencia, el campo magnético en el interior se hace más intenso, y el material tiende a desplazarse al lugar donde el campo magnético externo es más intenso.

Ferromagnéticos: En los materiales ferromagnéticos, las fuerzas entre los átomos próximos, hace que se creen pequeñas regiones, llamadas dominios, en las que el campo magnético originado por el movimiento de rotación de los electrones está alineado en la misma dirección. En ausencia de campo magnético externo, lo dominios están orientados al azar, pero al aplicar un campo magnético externo, estos dominios se alinean en la dirección del campo aplicado, haciendo que este se intensifique en el interior del material de forma considerable. Parte de estos dominios conservan la orientación incluso una vez que el campo magnético externo desaparece, hecho que explica el fenómeno de la imanación. Los materiales ferromagnéticos (hierro y aleaciones férreas) tienen mucha aplicación en las máquinas eléctrico.

MAGNITUD CONCEPTO FORMULA UNIDADES

Resistencia

Resistividad

Conductancia

Conductividad

Oposición de todo el conductor

Oposición

Oposición de 1m

De 1mm2

Conducción de todo el conductor

Conducción de 1m de 1mm2

R = l

S

P = R S = 1

l

G = 1

R

Ohmnio ( )

= 1

P

mm2

m

Simens(S)

m

mm2

Consumidor de tensión = lámpara

+

-

Generador de tensión = batería

I

A

V

Fuerza

Campo

Movimiento

Regla de los tres dedos

N

S

A

G

CORRIENTE ALTERNA

Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de alternating current) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda senoidal (figura 1), puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía.

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