Ley de Faraday

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Ley de Faraday 
Una vez demostrado que una corriente eléctrica crea un campo magnético, el físico inglés Michael Faraday 1831 logró demostrar también el hecho inverso: un campo magnético crea una corriente eléctrica. La explicación teórica fue:
 • Es necesario un campo magnético variable (imán, bobina o cable en movimiento) para crear una corriente eléctrica en el cable o en la bobina. 
• Esta corriente se conoce como corriente inducida, y el fenómeno como inducción electromagnética. La corriente eléctrica inducida existe mientras dure la variación del campo magnético. 
• La intensidad de la corriente eléctrica es tanto mayor cuanto más intenso sea el campo magnético y cuanto más rápido se muevan el imán y la bobina
 Faraday enrolló en espiral un hilo conductor, construyendo así lo que se denomina un solenoide, y conectó los dos extremos del solenoide a un amperímetro. Al no haber un generador de corriente eléctrica, no detectó ninguna variación en el amperímetro. Enseguida introdujo un imán en el solenoide y tampoco detectó en el amperímetro ningún paso de corriente eléctrica. Sin embargo, cuando movió el imán dentro del solenoide, el amperímetro marcó el paso de la corriente eléctrica. Faraday demostró así que un imán en movimiento crea una corriente eléctrica en un hilo conductor que se encuentre cerca de él. 
La inducción electromagnética es el fundamento del alternador y el dinamo, dispositivos que generan corriente, así como de los transformadores y motores eléctricos, que convierten la energía eléctrica en mecánica (movimiento). 
Experimento de Faraday que muestra la inducción entre dos espiras de cable: La batería (derecha) aporta la corriente eléctrica que fluye a través de una pequeña espira(A), creando un campo magnético. Cuando las espiras son estacionarias, no aparece ninguna corriente inducida. Pero cuando la pequeña espira se mueve dentro o fuera de la espira grande (B), el flujo magnético a través de la espira mayor cambia, induciéndose una corriente que es detectada por el galvanómetro (G)
Ley de Faraday
La ley de inducción electromagnética de Faraday (o simplemente ley de Faraday) establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde:2
(*)
donde:
 es el campo eléctrico,
 es el elemento infinitesimal del contorno C,
 es la densidad de campo magnético y
 es una superficie arbitraria, cuyo borde es C. Las direcciones del contorno C y de  están dadas por la regla de la mano derecha.
Esta ley fue formulada a partir de los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831. Esta ley tiene importantes aplicaciones en la generación de electricidad.
Ley de Lenz 
En el caso de la barra que se desplaza en un campo magnético, hemos visto que la generación de corriente inducida exige la realización de un trabajo mecánico y eso es natural, pues la corriente inducida es capaz de realizar un trabajo, calentar los conductores y en general, desarrollar una energía. Esta deberá suministrarla el agente que induce la corriente, si admitimos el principio de conservación de la energía. Esto llevó a Lenz a enunciar que: “El sentido de la corriente inducida es siempre tal que tiende a oponerse a la causa que la origina.” Así, el principio de la corriente inducida crea, en la boca del solenoide próxima al imán, un polo N que se opone a que se acerque el polo N del imán (lo repele). En cambio, si intentamos alejar este, se induce un polo S que lo atrae.
Ley de Lenz
Ley: "El sentido de la corriente inducida sería tal que su flujo se opone a la causa que la produce".
La Ley de Lenz plantea que las tensiones inducidas serán de un sentido tal que se opongan a la variación del flujo magnético que las produjo; no obstante esta ley es una consecuencia del principio de conservación de la energía.
La polaridad de una tensión inducida es tal, que tiende a producir una corriente, cuyo campo magnético se opone siempre a las variaciones del campo existente producido por la corriente original.
El flujo de un campo magnético uniforme a través de un circuito plano viene dado por:
ᶲ =B·S· cos α
Donde:
 = Flujo magnético. La unidad en el SI es el weber (Wb).
 = Inducción magnética. La unidad en el SI es el tesla (T).
 = Superficie del conductor.
 = Ángulo que forman el conductor y la dirección del campo.
Si el conductor está en movimiento el valor del flujo será:
 dᶲ =B·dS· cos α 
En este caso la Ley de Faraday afirma que la V3 inducido en cada instante tiene por valor:
 V3= -n dᶲ/dt
Donde Vε es el voltaje inducido y dΦ/dt es la tasa de variación temporal del flujo magnético Φ. La dirección voltaje inducido (el signo negativo en la fórmula) se debe a la ley de Lenz.
Esta ley se llama así en honor del físico germano-báltico Heinrich Lenz, quien la formuló en el año 1834.
 Generadores eléctricos 
Una de las aplicaciones más importantes de la corriente inducida es el generador electromagnético. Los generadores eléctricos, como la pila y la dinamo, crean y mantienen una corriente eléctrica, pero el inconveniente que tienen es la escasa fuerza electromotriz que desarrollan. En cambio, los generadores electromagnéticos producen una gran fuerza electromotriz. Un generador electromagnético consiste en una armadura metálica en la que hay gran cantidad de solenoides. En el interior de esta armadura se coloca un imán muy potente, que se hace girar a mucha velocidad. Debido al movimiento del imán, en los solenoides se produce una corriente eléctrica inducida que se puede transmitir a cualquier hilo conductor externo.
Esquema básico y funcionamiento del transformador
Un transformador es una máquina estática de corriente alterno,  que permite variar alguna función de la corriente como el voltaje o la intensidad, manteniendo la frecuencia y la potencia, en el caso de un transformador ideal.
Para lograrlo, transforma la electricidad que le llega al devanado de entrada en magnetismo para volver a transformarla en electricidad, en las condiciones deseadas, en el devanado secundario.
Los transformadores se basan en la inducción electromagnética . Al aplicar una fuerza electromotriz en el devanado primario, es decir una tensión, se origina un flujo magnético en el núcleo de hierro. Este flujo viajará desde el devanado primario hasta el secundario. Con su movimiento originará una fuerza electromagnética en el devanado secundario.
Según la Ley de Lenz, necesitamos que la corriente sea alterna para que se produzca esta variación de flujo. En el caso de corriente continua el transformador no se puede utilizar.
La relación de transformación del transformador eléctrico
Una vez entendido el funcionamiento del transformador vamos a observar cuál es la relación de transformación de este elemento. 
Donde N p es el número de vueltas del devanado del primario, N s el número de vueltas del secundario, V p la tensión aplicada en el primario, V s la obtenida en el secundario, I s la intensidad que llega al primario, I p la generada por el secundario y r t la relación de transformación.
Como observamos en este ejemplo si queremos ampliar la tensión en el secundario tenemos que poner más vueltas en el secundario (N s), pasa lo contrario si queremos reducir la tensión del secundario.
Principio de funcionamiento de un generador eléctrico: Ley de Faraday
Un generador es una máquina eléctrica rotativa que transforma energía mecánica en energía eléctrica. Lo consigue gracias a la interacción de los dos elementos principales que lo componen: la parte móvil llamada rotor, y la parte estática que se denomina estátor.
Cuando un generador eléctrico está en funcionamiento, una de las dos partes genera un flujo magnético (actúa como inductor) para que el otro lo transforme en electricidad (actúa como inducido).
El principio de funcionamiento de los generadores se basa en el fenómeno de inducción electromagnética.
 La Ley de Faraday. Esta ley nos dice que el voltaje inducido en un circuito es directamenteproporcional al cambio del flujo magnético en un conductor o espira. Esto quiere decir que si tenemos uncampo magnético generando un flujo magnético, necesitamos una espira por donde circule una corriente para conseguir que se genera la f.e.m. (fuerza electromotriz).
Este descubrimiento, realizado en el año 1830 por Michael Faraday, permitió un año después la creación del disco de Faraday. El disco de Faraday consiste en un imán en forma de U, con un disco de cobre de doce pulgadas de diámetro y 1/5 de pulgas de espesor en medio colocado sobre un eje, que está girando, dentro de un potente electroimán. Al colocar una banda conductora rozando el exterior del disco y otra banda sobre el eje, comprobó con un galvanómetro que se producía electricidad mediante imanes permanentes.  Fue el comienzo de las modernas dinamos  Es decir, generadores eléctricos que funcionan por medio de un campo magnético. Era muy poco eficiente y no tenía ningún uso como fuente de energía práctica, pero demostró la posibilidad de generar electricidad usando magnetismo y abrió la puerta a los conmutadores, dinamos de corriente continua y finalmente a los alternadores de corriente.
Representación del experimento que realizó Faraday