1.3 Ley de Faraday
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Las experiencias de Faraday y de Henry puedes interpretarlas en términos de la fuerza de Lorentz, si la causa de la corriente inducida puede estar en el movimiento relativo del imán, la bobina o la varilla. Sin embargo, cuando la corriente inducida tiene su explicación en un cambio en la intensidad de la corriente, no puede hacerse así. |
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Actividad
Faraday encontró una explicación a todas las experiencias relacionando la fuerza electromotriz inducida con las variaciones de flujo del campo magnético.
Las observaciones de Faraday le llevaron a deducir que:
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| Imagen 9. Elaboración propia. |
- Aparece corriente inducida cuando hay movimiento relativo entre el inductor (bobina con corriente o imán) y el inducido (circuito en que aparece la corriente).
- Cuanto más rápido es el movimiento, mayor es la corriente inducida.
- Cuantas más espiras tenga la bobina del inducido, mayor es la intensidad de corriente inducida.
- La corriente inducida cambia al cambiar el sentido del movimiento.
Para explicar esto, afirmó que la corriente inducida en un circuito se debe a la variación del flujo magnético que lo atraviesa (número de líneas de campo magnético que atraviesan el circuito) .
Por la definición de flujo magnético, 
, su variación puede
deberse a que:
- Se modifica el campo magnético B, porque varía con el tiempo o porque cambia la distancia entre el imán y el circuito,
- Varía el área S del circuito, por deformaciones del mismo
- Cambia el ángulo θ, al hacerlo la orientación del circuito respecto al campo.
Actividad
Ley de Faraday
La fuerza electromotriz inducida en un circuito es directamente proporcional a la rapidez con que cambia el flujo magnético a través del circuito.
donde 
es el flujo magnético a través del circuito.
Si el circuito está formado por una bobina de
N espiras iguales y si es el flujo magnético a través de una espira, la fem
será:
Si el flujo magnético varía una cantidad finita 
en
un intervalo de tiempo 
la fem media inducida será:
Cuando 
, es decir, cuando no hay variación de flujo en el transcurso
del tiempo, la fem es cero y no hay corriente en el inducido.
Ejemplo o ejercicio resuelto
| Calcula la fem inducida en una espira circular de 0,1 m de radio, que gira con una frecuencia de 10 Hz alrededor de un eje contenido en su plano, perpendicularmente a un campo magnético uniforme de 2 mT. |  |
| Imagen 10. Elaboración propia. |
. Donde 
, es el ángulo que forman el campo magnético y el vector superficie:
y sustituyendo:
Ejemplo o ejercicio resuelto
Una bobina formada por 50 espiras cuadradas de 20 cm de lado se encuentra en un campo magnético, paralelo al eje de la bobina, que varía con el tiempo según la ecuación, B = 5 t2. ¿Cuál es la fem inducida en la bobina?
AV - Reflexión
Una bobina de 200 espiras circulares de 5 cm de radio está colocada en un campo magnético uniforme de 0,01 T, de modo que el flujo magnético que la atraviesa es máximo. ¿Cuál es la fem inducida en la espira, si el campo magnético se anula en 0,02 s?
Pre-conocimiento
Guitarra eléctrica
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Imagen 12. David.Moniaux. |
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| Imagen 11. Lukas. Dominio público. |
Las guitarras eléctricas basan su funcionamiento en la ley de Faraday. Una guitarra eléctrica utiliza el principio de inducción electromagnética para convertir las vibraciones de sus cuerdas de metal en señales eléctricas.
Su funcionamiento es sencillo: Las guitarras tienen, además de las cuerdas metálicas, unas bobinas enrolladas en un imán permanente, las pastillas (pickup), situadas justo debajo de cada cuerda.
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El imán magnetiza el trozo de la cuerda más cercana, que cuando vibra, produce un flujo magnético variable a través de la bobina. Este flujo produce una corriente inducida en la bobina, que es proporcional a la amplitud del movimiento de la cuerda, con la misma frecuencia de oscilación de la cuerda. Esta corriente, muy débil, alimenta un amplificador, de donde se manda a los altavoces, que producen el sonido que escuchamos. Las pastillas se fabrican con muchas espiras para obtener sonidos potentes, pero se pueden perder agudos. Con un número menor de espiras el nivel de salida es menor y el sonido es más claro y brillante. |
 Imagen 13. feitscherg. Dominio público. |
La colocación de las pastillas afecta tanto al tono como al volumen final. No es lo mismo las que están cerca del puente (solista), que del mástil (ritmo), que las centrales. Incluso se sitúan con una inclinación de manera que un extremo este más cerca del mástil que el otro, o del puente.