Inducción electromagnética

Como en todos los temas complejos, aquí voy a hacer una versión facilona y más adelante un PDF con todo incluido.

Si no llegaste a entender el campo magnético, es complicado que puedas hacerte con éste tema. Sin embargo, si sólo tratas de avanzar un poco hacia la corriente alterna, ánimo: sólo tendrás que tener en cuenta que los campos magnéticos existen y cambian.

Y con ésto de que cambian me refiero a que sí, su flujo varía. Como en el campo eléctrico, las líneas de campo que atraviesan una superficie, crean un flujo de dicho campo, al acercar o alejar un imán, girar la superficie o cambiar la intensidad el campo, cambia el flujo. Pero aquí viene la parte "bonita" de éste tema.

Como todos conocemos ya una bobina, vamos directos al grano. Cuando se enchufa una bobina, circuito, espira, etc. a un voltímetro, y se hace pasar por su interior un imán, a una cierta velocidad, y se retira, observamos que el voltímetro marca que ahí hay corriente. Si cogemos una espira cuyo tamaño podamos variar y lo hacemos en un campo magnético constante, hay corriente. Y por último, si hacemos que cambie el ángulo de la superficie de la bobina respecto del campo, hay corriente. A ésta la llamamos corriente inducida y hemos visto que hay tres formas de que se produzca:

Variación de B, variación de S, y variación del ángulo entre B y S

Mucha atención a ésto: no es el campo el que crea la diferencia de potencial, sino su variación.

Ley de Faraday-Lenz

Hemos definido el flujo de B (O), que es la integral de los vectores B dS, y se crea una corriente inducida cuando hay variación de éste con el tiempo, que viene dada en voltios, es decir, en diferencia de potencial:

V=-dO/dt

El signo negativo indica que la corriente va a ir en el sentido que más joda, es decir, si el flujo aumenta, la diferencia de potencial es mayor negativamente y viceversa. Lo de "que más joda" lo veremos más adelante en bobinas. Ésta es la ley de Faraday-Lenz.

También hemos dicho que hay corriente inducida en conductores en movimiento en un campo magnético:

V=vBl

Donde l es la longitud de éste y v su velocidad.

Cualquiera que esté espabilado se habrá dado cuenta de que éstos son los principios de funcionamiento de alternadores y dinamos. Ahí lo dejo. Y tras un pequeño razonamiento nos daremos cuenta de que, para que produzcan corriente, deben moverse. Y resulta que la potencia mecánica que se ejerza será igual a la potencia eléctrica que se genere.

Inducción mutua

Ocurre que en una bobina se crea un campo magnético (B=u0NI/2R, donde u0 es la permeabilidad magnética del vacío). Éste campo podría variar con la corriente, es decir, si introducimos una corriente que cambia senoidalemente, habrá una variación del campo magnético en su interior. Si enfrentamos una bobina conectada a dicha fuente con otra conectada a un amperímetro observaremos el efecto de inducción mutua.

Definimos M como el coeficiente de inducción mutua: el flujo a través del segundo circuito debido a la intensidad del primero. Recordemos que O es el flujo, y tenemos dos corrientes I1, la que induce e I2, la inducida.

O2=MI1

V=-dO2/dt= -MdI1/dt

Una de las pegas que tiene ésto es que HAY QUE CALCULAR M para cada caso.

Autoinducción

Definimos L como coeficiente de autoinducción y es lo mismo que la inducción mutua  pero en un mismo solenoide. Es decir, en él mismo induce una corriente cuando varía el flujo del campo magnético en su interior.

Ocurre exactamente lo mismo y:

O=LI

V= -LdI/dt

En éste caso hay suerte y L se calcula igual para todos los solenoides:

L= u0(N^2)S/l

Y ahora a explicar lo del signo negativo.

En un circuito cuya I va aumentando, se crea un flujo de izquierda a derecha aumentando, y aparece una I inducida en la bobina en el sentido contrario. Es decir, la corriente inducida se crea en el sentido de minimizar la variación de la corriente en el circuito. De ésta misma forma, si la corriente en la fuente disminuye, se crea una corriente inducida en la misma dirección de ésta corriente para que su variación sea menor.

Sólo añadir que los coeficientes de autoinducción en los circuitos se asocian de la misma forma que las resistencias.

Para más información, en el PDF. ¡Gracias y comentarios!

Inducción electromagnética PDF

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