INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

Hemos visto cómo la corriente eléctrica genera campos magnéticos y cómo los campos magnéticos ejercen fuerzas sobre las cargas eléctricas. Vamos a comprobar a continuación del artículo como un campo magnético genera una corriente eléctrica.

Si movemos, como en la figura que se encuentra abajo, un conductor recto que se encuentra situado perpendicularmente a las líneas de inducción de un campo magnético, los electrones libres que contiene serán cargas móviles en un campo magnético, por lo que experimentarán una fuerza que los desplazará por el hilo: se acumularán en un extremo y desaparecerán del otro, que quedará cargado positivamente. Si el conductor forma parte de un circuito cerrado que comunica sus extremos, el efecto descrito se traducirá en una circulación efectiva de cargas mientras dure el movimiento: se habrá inducido una corriente eléctrica.

Una manera cómoda e intuitiva de relacionar el campo y la corriente inducida por él en una espira, es considerar el flujo Φ de B a través de S, que vale: Φ = B.S.sin ϙ. La corriente inducida dependerá de la variación del flujo magnético (Δϙ) a través de la superficie del circuito. El valor de la fuerza electromotriz inducida (ε) viene determinado por la expresión

• En la que Δt corresponde al intervalo de tiempo considerado. La expresión anterior nos indica que:
• Ε es proporcional a la velocidad de variación del flujo magnética a través del circuito.
• El signo (-) indica que el sentido de la corriente inducida es tal que ésta tiende a oponerse a la causa que la produce. Esta ultima conclusión (ley de Lenz) refleja la necesidad de utilizar energía mecánica (para mover el hilo o variar el flujo es necesario hacer un trabajo) para que aparezca en forma de energía eléctrica.

El mismo efecto que acabamos de describir se conseguiría acercando o alejando un imán a una espira cerrada.

Al acercar un imán por su cara N a la espira, la corriente inducida intenta oponerse al movimiento, de manera que transforma la cara frontal de la espira en N. Al alejar el imán, la corriente circulará al revés y la cara frontal de la espira será S.

Corriente alterna

Un método más fácil de conseguir corrientes inducidas de manera continuada consiste en hacer girar sobre un eje una espira situada en el interior de un campo magnético. Conseguiremos así variar el fluido magnético a través de la espira sin variar su forma y sí la orientación que adopte en el campo (cabe recordar que el flujo depende también del ángulo entre S y B.

Hagamos, entonces, girar la espira con una velocidad de rotación (ω) constante. La corriente inducida depende ΔΦ/Δt y como Φ varía continuamente, el valor instantáneo de ε será dΦ/dt (derivada del flujo con respecto al tiempo). La corriente inducida será, pues, sinusoidal como el flujo, y cambiará dos veces de sentido en cada vuelta de espira. La fuerza electromotriz inducida (ε) tendrá un valor máximo ε₀, siendo su expresión para un instante cualquiera:

Inducción entre circuitos

Observemos la figura que se encuentra abajo. La pila del circuito 2 hace circular una corriente por su espira. Mientras I₂ sea constante, el flujo magnético a través de la espira I no variará. Sin embargo, cuando alejamos o aproximemos los circuitos entre sí, se producirá una variación de flujo que será la responsable de la aparición de una corriente en el circuito 1. Si la corriente que circula por el circuito 2 varía (por ejemplo, es una corriente alterna), no será necesario mover el montaje para que la variación de flujo produzca una corriente en 1, cuya intensidad (I¹) oscilará de la misma manera que I². Para aumentar el efecto se utilizan dos bobinas y, además se unen mediante un núcleo de hierro, común a las dos, que mantenga su aislamiento eléctrico, con lo que el flujo magnético, creado en el interior de la bobina 2 se transmite casi sin pérdidas al núcleo de la otra. La corriente externa se transmite al devanado llamado primario, mientras que la corriente transformada que va a aprovecharse sale del secundario. El conjunto formado por las bobinas y el núcleo es un transformador.

Las tensiones entre los bornes de las dos bobinas son directamente proporcionales al número de espiras de cada una de ellas. Así, si el secundario tiene más espiras que el primario, conseguiremos un voltaje mayor y el transformador será un elevador de tensión: en caso contrario, se obtiene un trasformador reductor. Cabe recordar que el empleo de los transformadores es imprescindible en el proceso de transporte y distribución de la corriente eléctrica alterna.

En este transformador, si la bobina de la izquierda corresponde al primario, en los bornes de la bobina de la derecha conseguiremos una tensión menor que la de la entrada.

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