FENOMENOS DE INDUCCION.
A) Imagina un circuito inerte -conductor homogéneo sin ningún generador en comunicación con él, como el representado en la figura, en el cual se intercala un galvanómetro para detectar la existencia de posibles corrientes eléctricas.
Si se acerca o se aleja un imán a este circuito inerte se observa en él el paso de una corriente eléctrica.
Se produce también esta misma corriente si, estando fijo el imán, es el conductor el que se acerca o aleja.
B) También se puede observar este fenómeno si en vez de disponer de un imán se trabaja con un solenoide por el que circula una corriente de intensidad constante.
C) También puede originarse una corriente en un circuito inerte sin existir movimiento relativo entre el solenoide y el conductor, Basta que por el solenoide circule una corriente de intensidad variable, lo que se consigue por medio de un reostato.
D) Finalmente, sin movimiento relativo y sin variación de la intensidad, se produce también una corriente eléctrica en el circuito inerte con sólo mover rápidamente un trozo cualquiera de hierro entre el imán y el circuito inerte.
FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA.
En las experiencias anteriores, tan distintas entre sí, hay algo común a todas ellas: la producción de una corriente eléctrica cuyo origen tiene que ser, asimismo, el mismo en todas ellas.
Ahora bien, las experiencias citadas presentan como característica común que en todas ellas se produce una variación del flujo magnético a través de la superficie que limita el conductor inerte.
Por tanto, hemos de deducir que la causa de la fuerza electromotriz y de la corriente eléctrica producidas en el circuito inerte es la variación del flujo magnético a través de la superficie limitada por el conductor.
Según esto, definiremos:
“Siempre que varíe el flujo magnético a través de un circuito cerrado se originará en él una fuerza electromotriz inducida”.
O también:
“Fuerza electromotriz inducida es la fuerza electromotriz producida en un circuito inerte mediante la variación del número de líneas de fuerza magnéticas que atraviesan la superficie limitada por él. “
El circuito inerte recibe el nombre de inducido.
El cuerpo que crea el campo magnético se denomina inductor puede estar constituido: por un imán permanente; por un electroimán; por una bobina recorrida por una corriente alterna o por una bobina recorrida por una corriente continua que es interrumpida miles de veces por segundo.
VALOR DE LA FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA.
Se ha determinado experimentalmente que el valor de la fuerza electromotriz inducida depende de la variación del flujo, a la que es directamente proporcional, y del tiempo transcurrido en producirse dicha variación, al que es inversamente proporcional; verificándose que:
= - O = O =VARIANTE DE FLUJO T
La razón del signo -, en esta expresión es la siguiente: Si convencionalmente tomamos como positivas aquellas fuerzas electromotrices que dan lugar a corrientes que se mueven según las agujas del reloj, vemos que estas corrientes se producen precisamente cuando
hay una variación de flujo decreciente, es decir: negativa, como se puede observar en las figuras.
Si la variación de flujo fuese positiva, se ve fácilmente que la fuerza electromotriz es negativa.
Utilizando el sistema internacional de unidades(SI), el valor de la fuerza electromotriz inducida vendrá expresado en voltios si el flujo se mide en webers y el tiempo en segundos.
En resumen:
El valor de la fuerza electromotriz inducida es independiente de las causas que provocan la variación de flujo y solamente depende de la mayor o menor rapidez con que varía el flujo a través de la superficie limitada por el circuito.
CORRIENTE ELÉCTRICA INDUCIDA. LEY DE LENZ
Corriente eléctrica inducida es la producida en un circuito inerte cerrado mediante la variación de flujo magnético a través de la superficie limitada por él. Esta corriente dura mientras varíe el flujo a través de la superficie limitada por el conductor.
El sentido de la corriente inducida es tal que ésta tiende, mediante sus acciones electromagnéticas, a oponerse a la causa que la produce.
Ejemplo: Acercando el polo norte de un imán al conductor, se produce en él una corriente inducida cuyo sentido hará que esta cara del circuito sea otro polo norte que rechazará el imán, oponiéndose así a su acercamiento, pues esta es la causa de la corriente inducida
AUTOINDUCCION. CORRIENTES AUTOINDUCIDAS.
Imaginemos un circuito como el representado, constituido por un solenoide, una resistencia variable y un generador de corriente continua. Si por medio del reostato modificamos la intensidad de la corriente que pasa por el solenoide, el flujo que lo atraviesa, debido al campo magnético que se origina, variará también. Consiguientemente se inducirá en el propio circuito una fuerza electromotriz que, según la ley de Lenz, tiende a oponerse a la causa que la origina: en este ejemplo, a la variación de la corriente.
Este fenómeno se denomina autoinducción y a la fuerza electromotriz así originada, fuerza electromotriz autoinducida.
Autoinducción es el fenómeno en virtud del cual una corriente de intensidad variable, llamada corriente principal, crea en su mismo circuito, por inducción, otra corriente denominada corriente autoinducida o extracorriente.
VALOR DE LA FUERZA ELECTROMOTRIZ AUTOINDUCIDA.
La variación del flujo magnético a través del propio circuito, producida por una corriente de intensidad variable, es directamente proporcional a la variación de dicha intensidad de corriente.
COEFICIENTE DE AUTOINDUCCION O INDUCTANCIA.
Si en la expresión anterior suponemos que I=1 amperio y que t =1 segundo, resulta que e=L. Es decir: El coeficiente de autoinducción de un conductor es numéricamente igual a la fuerza electromotriz producida por autoinducción en él, cuando es recorrido por una corriente cuya intensidad varía, aumentando o disminuyendo, 1 amperio en cada segundo.
El coeficiente de autoinducción de un conductor depende de su forma geométrica y de sus dimensiones. Así, por ejemplo, la autoinducción de un conductor rectilíneo es casi nula; y la de este mismo conductor arrollado en espiral es muy grande, sobre todo si se introduce en su interior un núcleo de hierro cerrado.
Cuanto mayor sea el número de espiras de un carrete y cuanto mayor sea el área de su sección y menor su longitud, mayor será su coeficiente de autoinducción. El coeficiente de autoinducción se mide en henrios. Un henrio es la autoinducción de un conductor en el que una corriente cuya intensidad varía 1 amperio cada segundo, produce por autoinducción una fuerza electromotriz de 1 voltio.
SENTIDO DE LA CORRIENTE AUTOINDUCIDA
Según la ley de Lenz la extracorriente de cierre es de sentido contrario al de la corriente principal, tendiendo a debilitarla; en cambio, la apertura es del mismo sentido, tendiendo a reforzarla.
Las extracorrientes de cierre y apertura en circuitos con muchas espiras y núcleos de hierro son muy grandes, pues es muy grande la variación de flujo magnético a través de estos circuitos.