Ley de Faraday

Msc. Hilda Luvy Torres H.

Managua, 14 de julio del 2014.

• Departamento: Departamento de Física

• Facultad: Facultad de Ciencias y Sistemas

• Carrera: Ingeniería Civil

• Nombre de la Asignatura: Física II

• Tipo de Asignatura: Formación General

• Total de horas semanales y semestrales: 06 / 96

• Créditos: 03

• Asignatura pre-requisitos: Física I, Matemática II

• Precedencia: Física I

Recursos:

• Libro de texto

• Guía de ejercicios propuestos

• Diapositivas

• Internet

Objetivos de la asignatura: Objetivos Generales: • Contribuir a que los estudiantes de las diferentes

Ingenierías desarrollen hábitos, habilidades, destreza, capacidad de estudio, trabajo individual y colectivo que les facilite el autoaprendizaje de manera sostenible y permanente en la interpretación correcta de conceptos, leyes y principios relacionados con los fenómenos electromagnéticos considerando que sus aplicaciones son básicas en el avance científico – tecnológico.

 • Generalizar los conceptos de campo, fuerza, trabajo

y conservación de la energía en el estudio de los fenómenos electromagnéticos haciendo uso de las analogías existentes.

 TEMA A DESARROLLAR:

INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA  ÍNDICE   3. INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

3.1 Definición de flujo magnético 3.2 Experimentos de Inducción 3.3 Ley de Faraday 3.4 Ley de Lenz 3.5 Problemas de aplicación de la Ley de Faraday

Objetivos de la sesión de clase:  • Interpretar la Ley de Faraday y de Lenz a partir de

experimentos de Inducción electromagnética • Aplicar la Ley de Faraday y de Lenz en la resolución

de ejercicios en los que se piden calcular cantidades involucradas en la inducción magnética.

 

Desarrollo:Flujo magnético

El flujo magnético se calcula a partir del campo magnético, la superficie sobre la cual actúa y el ángulo de incidencia formado entre las líneas de campo magnético y los diferentes elementos de dicha superficie. La unidad de flujo magnético en el Sistema Internacional de Unidades es el weber y se designa por Wb

[Wb]=[V]·[s]

Flujo magnético por una espira.

Si el campo magnético B es vector paralelo al vector superficie de área S, el flujo Φ que pasa a través de dicha área es simplemente el producto del valor absoluto de ambos vectores:

En muchos casos el campo magnético no será normal a la superficie, sino que forma un ángulo con la normal, por lo que podemos generalizar un poco más tomando vectores:

Vectores normales a una superficie dada.

En general:

Se denomina flujo magnético a la cantidad de líneas de fuerza que pasan por un circuito magnético.

MICHAEL FARADAY

Michael Faraday nació el 22 de septiembre de 1791 en Newington Surrey al sur de Londres. Su niñez se caracterizó por la pobreza y una educación formal, a los trece años comenzó a trabajar como ayudante, para el encuadernador y bibliotecario Mr. G.Reibau, y al año siguiente ya fue ascendido a aprendiz del oficio. Se puede decir que fue en este momento cuando empezó el verdadero proceso de educación de Faraday, ya que siendo autodidacta, por su esfuerzo, pasó a ser uno de los más grandes experimentadores del siglo XIX.

Investigó sobre fenómenos de inducción electromagnética. Observó que un imán en movimiento a través de una bobina induce en ella una corriente eléctrica, lo cual le permitió enunciar la Ley de inducción de Faraday,

  Heinrich Friedrich Emil Lenz

Heinrich Friedrich Emil Lenz (12 de febrero de 1804 – 10 de febrero de 1865), fue un físico alemán del Báltico conocido por formular la Ley de Lenz , el complemento a la ya conocida Ley de Faraday.

También realizó investigaciones significativas sobre la conductividad de los cuerpos en relación con su temperatura, descubriendo en 1843 la relación entre ambas, lo que luego fue ampliado y desarrollado por James Prescott Joule, por lo que pasaría a llamarse “Ley de Joule”.

Experimentos de Inducción  

 

 En el supuesto de que el imán se mantenga inmóvil, el flujo en el interior de la espira se mantendrá constante, lo que se traduce en un valor nulo de corriente.  

Si el imán se aleja el flujo disminuye, por tanto en la espira se volverán a generar corrientes que contrarresten esta disminución.

 En la tercera experiencia de Faraday, al cerrar el interruptor se produce un aumento de flujo en la primera espira, por tanto se induce una corriente en esta que contrarresta dicho aumento

Al abrir el interruptor, deja de circular corriente por la segunda espira, por tanto, el flujo en la primera disminuirá, para contrarrestarlo se inducirá en esta una corriente que genere un campo tal que trate de contrarrestar esta disminución

Conclusión:

Lo más sorprendente de este experimento fue que se generase corriente sin necesidad de una batería. Esta corriente se denomina corriente inducida y se dice que es producida por una fuerza electromotriz inducida.

LEY DE FARADAY

“La fuerza electromotriz inducida es igual a la variación de flujo magnético por unidad de tiempo”

Matemáticamente esta ley se expresa así:

Donde R es la resistencia del circuito, en este caso, la resistencia será la obtenida en el circuito formado por el galvanómetro y la espira.

Ley de Lenz

“El sentido de la corriente inducida es tal que se opone siempre a la causa que la ha producido”. Matemáticamente, la aportación de Lenz se expresa añadiendo un signo menos a la ley de Faraday

 

 

Resolución de Ejercicios aplicando La Ley de Faraday y Lenz

A continuación revisaremos la resolución de problemas aplicando las leyes de Inducción que estamos estudiando.

Fuente : Libro de texto Física Universitaria. Sears Zemanzky. Tomo II. Capitulo 28

Tarea extra clase: • Investigar algunas aplicaciones de la ley de Faraday .• Mostrar una experiencia práctica donde se compruebe la Ley de

Faraday.• Compartir la información obtenida con su grupo de estudio.

Resolución de problemas :• Resolver los problemas propuestos a continuación.• Intercambiar su trabajo con los miembros de su grupo de estudio.• Anexar las actividades asignadas a la carpeta de tareas de la Unidad

II.

Problemas propuestos: