Nos gustaría señalar que un campo magnético proviene de un imán y un campo eléctrico proviene de una corriente eléctrica, finalmente, una Inducción Electromagnética es una reunión de los dos precedentes, cuando hay un desplazamiento de electrones, aparece un campo electromagnético. ¡Le invitamos a conocer más de este interesante tema en este artículo!
¿Qué es la Inducción Electromagnética?
La Inducción Electromagnética es el principio rector que se usa para exponer cómo marchan los generadores eléctricos, a su vez se conocen como alternadores, micrófonos, guitarras eléctricas y transformadores.
Se dice que la corriente contenida en el conductor se alterna porque su corriente fluye de un lado a otro, como resultado de que el conductor se eleva primero y luego se baja en el campo magnético, en resumen, las corrientes ayudan a crear campos magnéticos.
Un campo magnético en movimiento o cambiante origina una corriente en un circuito de corriente o un voltaje en los extremos de un circuito de corriente, esto se conoce como Inducción Electromagnética y la corriente o voltaje se llama corriente inducida o voltaje provocado.
Un campo magnético en movimiento o cambiante origina una corriente en un circuito de corriente o un voltaje en los extremos de un circuito de corriente, esto se conoce como Inducción Electromagnética y la corriente o voltaje se conoce como corriente inducida o voltaje provocado.
El flujo magnético colocado alrededor de la bobina es ajustado a la cantidad de corriente que fluye en los devanados de las bobinas como se muestra, si se enrollan capas agregadas de alambre sobre la misma bobina con la misma corriente que mana a través de ellas, la fuerza del campo magnético estático desarrollaría.
Por lo tanto, la intensidad del campo magnético de una bobina está determinada por las vueltas de amperes de la bobina, con más vueltas de alambre dentro de la bobina, mayor será la fuerza del campo magnético estático a su alrededor.
Del mismo modo, si mantenemos el imán de barra estacionario y movemos la bobina hacia adelante y hacia atrás dentro del campo magnético, se inducirá una corriente eléctrica en la bobina, luego, ya sea moviendo el cable o cambiando el campo magnético, podemos inducir un voltaje y una corriente dentro de la bobina y este proceso se conoce como Inducción Electromagnética y es el principio básico de operación de transformadores, motores y generadores.
¿Cómo funciona?
El calentamiento por inducción calentará un metal conductor gracias al campo magnético que liberará el inductor, este campo circulará en el metal que se ubicará en el centro del inductor, entonces será exclusivamente el metal ubicado en el centro del campo magnético el que se calentará.
El campo electromagnético, en el que se coloca la parte metálica que debe calentarse, genera una corriente eléctrica dentro de esta parte, de manera muy localizada y los electrones del material metálico se pondrán en movimiento, este movimiento generará calor.
La Inducción Electromagnética produce así una gran cantidad de julios y calores sin contacto, con gran precisión, cuanto más resistivo sea el metal, más creará un campo electromagnético una agitación y calentamiento del material, este es el principio del calentamiento por inducción.
Las aplicaciones son numerosas y los usos diversificados, no dude en contactarnos si tiene necesidades específicas en el campo industrial relacionadas con el calentamiento de metales de precisión.
¿Quien Descubrió la Inducción Electromagnética?
El fenómeno de la Inducción Electromagnética fue descubierto por Michael Faraday en el año 1831, él indico en un principio que cuando cambia el campo magnético y se cambia un circuito conductor cerrado, surgirá una corriente eléctrica, que es lo que se conoce como corriente de inducción.
Los Experimentos de Inducción Electromagnética de Faraday se pueden reproducir de la siguiente manera, cuando se introduce o se retira un imán en una bobina cerrada a un galvanómetro, surge una corriente de inducción en la bobina, si se colocan dos bobinas cerca y una bobina se conecta a través de una llave a una fuente de corriente, entonces cuando la llave se cierra o se abre en el circuito de la primera bobina, aparecerá una corriente de inducción en la segunda bobina.
Una manifestación clásica de la ley básica de la Inducción Electromagnética es el experimento de Faraday, cuanto más rápido se agita un imán mediante las vueltas de una bobina, más corriente de inducción germina y por lo tanto, el EMF de inducción.
La dependencia de la dirección de la corriente de inducción de la naturaleza del cambio en el campo magnético a través de un circuito cerrado en 1833 fue establecida experimentalmente por el científico ruso Lenz, formuló una regla que lleva su nombre, la corriente de inducción tiene una dirección en la cual su campo magnético tiende a compensar el cambio en el flujo magnético externo a través del circuito.
Entonces, lo que descubrió Michael Faraday fue una manera de causar una corriente eléctrica en un circuito usando solo la fuerza de un campo magnético y no baterías, esto lleva a una ley muy significativa que vincula la electricidad con el magnetismo, la Ley de Inducción Electromagnética de Faraday.
Además, Faraday encontró que esta afirmación es verdadera y aplicable, independientemente de si el flujo en sí mismo varió en intensidad o si el conductor se movió a través del campo magnético, como se indicó anteriormente, la Inducción Electromagnética es el principio subyacente que explica el funcionamiento de generadores y motores de inducción, así como la mayoría de otras máquinas eléctricas.
¿Qué es la Inducción Eléctrica?
Es el movimiento de imanes alrededor de una bobina de cable que luego crea una corriente eléctrica a través del cable, esto se puede hacer girando los imanes a medida que se mueve un carrete de alambre entre ellos, los imanes rotan entre los polos norte y sur.
Si el polo norte de dos imanes se juntase, se repelerían y tratarían de separarse, pero si los polos sur y norte se acercaran, dispararían porque son opuestos y por lo tanto, se atraen entre sí, es este empuje y atracción que hace que los imanes giren alrededor de la bobina de alambre, produciendo una corriente eléctrica.
La inducción es la causa por el cual un conductor eléctrico se electrifica cuando está cerca de un cuerpo cargado, por el cual un cuerpo magnetizable se magnetiza cuando se encuentra en un campo magnético o en el flujo magnético determinado por una fuerza magnetomotriz o porque una fuerza electromotriz se origina en un circuito transformando el campo magnético vinculado con el circuito.
Mientras que un campo magnético estacionario no tendrá efecto en un cable o circuito de corriente, un campo magnético móvil o cambiante generará una corriente eléctrica en una corriente baja o un voltaje que viaja a través de los extremos de un circuito de corriente, esencialmente conocida como Inducción Electromagnética, la corriente o voltaje se llama corriente inducida o voltaje inducido.
Autoinducción
La autoinducción es la aparición en un conductor de una fuerza electromotriz dirigida en la dirección opuesta con relación al voltaje de la fuente de energía cuando fluye la corriente, además, ocurre en el momento en que cambia la corriente en el circuito, una corriente eléctrica cambiante genera un campo magnético cambiante, que a su vez induce un EMF en el conductor.
Cuando hay un cambio en el flujo de corriente o magnético de la bobina, se produce una fuerza electromotriz inducida opuesta, este fenómeno se denomina autoinducción, cuando la corriente comienza a fluir a través de la bobina en cualquier instante, se descubre que el flujo magnético se vuelve directamente proporcional a la corriente que pasa por el circuito.
La autoinducción detiene el aumento de voltaje en los circuitos inductivos», si su trabajo o pasatiempo está relacionado con la electricidad, probablemente haya escuchado tales declaraciones, de hecho, este fenómeno es inherente a los circuitos inductivos, tanto explícitamente, por ejemplo, bobinas como implícitamente, como los parámetros parásitos del cable.
Producción de la Corriente Alterna
Existe una relación entre un voltaje eléctrico y un campo magnético cambiante, según el cual la famosa ley de Inducción Electromagnética de Michael Faraday dice:
«Que se induce un voltaje en un circuito siempre que exista un movimiento relativo entre un conductor y un imán campo y que la magnitud de este voltaje es proporcional a la tasa de cambio del flujo”.
En otras palabras, la Inducción Electromagnética es el proceso de usar campos magnéticos para producir voltaje y en un circuito cerrado, una corriente.
Entonces, ¿cuánto voltaje puede inducirse en la bobina usando solo magnetismo? Esto está determinado por los siguientes tres factores diferentes.
- Aumento de la cantidad de vueltas de cable en la bobina: Al aumentar la cantidad de Superconductores individuales que atraviesan el campo magnético, la cantidad de fem inducida producida será la suma de todos los bucles individuales de la bobina, por lo que si hay 20 vueltas en la bobina habrá veinte veces más fem inducida que en una sola pieza de alambre.
- Aumento de la velocidad del movimiento relativo entre la bobina y el imán: Si la misma bobina de cable pasa a través del mismo campo magnético, pero aumenta su velocidad o velocidad, el cable cortará las líneas de flujo a una velocidad más rápida, por lo que la fem se induce más Sería producido.
- Aumento de la fuerza del campo magnético: Si la misma bobina de alambre se mueve a la misma velocidad a través de un campo magnético más fuerte, se producirá más fem porque hay más líneas de fuerza para cortar.
Si pudiéramos agitar el imán dentro y fuera de la bobina a una velocidad y distancia firmes sin parar, crearíamos un voltaje inducido permanentemente que cambiaría entre una polaridad positiva y una polaridad negativa originando una salida alterna de voltaje y este es el principio básico de cómo marcha un generador eléctrico similar a los usados en dinamos y alternadores de automóviles.
En productores pequeños, como un dínamo de bicicleta, un pequeño imán indestructible gira por la acción de la rueda de la bicicleta dentro de una bobina fija, sucesivamente, se puede hacer que un electroimán nutrido por un voltaje de CC fijo ruede dentro de una bobina fija, como en los grandes productores de energía que causan en ambos casos una corriente alterna.
Inducción Electromagnética Fórmulas
Podemos discernir que el flujo magnético es la fuerza del campo magnético que atraviesa un área específica, en términos de una fórmula, es el producto del campo magnético (B), el área (A) que atraviesa el ángulo (a) entre la línea de 90 grados al área y las líneas del campo magnético.
El flujo magnético está representado por el símbolo F, por esta razón, los físicos a menudo establecen la siguiente fórmula como dada: F = B * A * c os (a) y la unidad resultante será Tm 2, donde T (generalmente como theta, θ) es la unidad de campo magnético y m 2 es la unidad de área.
En términos simplificados, puede preferir pensar en el flujo como un «flujo de aire» que sopla aire a través de una ventana, el tamaño de la ventana (A), la velocidad del aire (B) y la dirección (theta) determinan la cantidad de aire que entra por la ventana.
El flujo magnético alterno forma una Fuerza Electromagnética, es importante saber que esta fuerza practica presión sobre los electrones libres de una forma determinada que origina una corriente.
Ejemplo
Calcule la EMF inducida si el flujo magnético vinculado con una bobina cambia de 12 x 10-3 Wb a 6 x 10-3 Wb en 0.01 segundo.
Solución:
Ley de Lenz de Inducción Electromagnética
La Ley de Faraday nos dice que se puede inducir un voltaje en un conductor al pasarlo a través de un campo magnético o al pasar el campo magnético más allá del conductor y que si este conductor forma parte de un circuito cerrado, fluirá una corriente eléctrica.
Este voltaje se llama fem provocada, ya que ha sido inducida al conductor por un campo magnético versátil debido a la Inducción Electromagnética con el signo negativo en la ley de Faraday que nos muestra la dirección de la corriente inducida (o polaridad de la fem inducida).
Pero un flujo magnético versátil ocasiona una corriente variable a través de la bobina que causará su propio campo magnético como vimos en el tutorial de Electromagnetismo, esta fem autoinducida se enfrenta al cambio que la está produciendo y cuanto más rápida sea la tasa de cambio de corriente, mayor será la fem resistida, esta fem autoinducida, por la ley de Lenz, se enfrentará al cambio de corriente en la bobina y debido a su dirección, esta fem autoinducida universalmente se designa back-emf.
La ley de Lenz es una de las leyes básicas en la Inducción Electromagnética para determinar la dirección del flujo de las corrientes inducidas y está relacionada con la ley de conservación de la energía.
De acuerdo con la ley de conservación de la energía que establece que la cantidad total de energía en el universo siempre permanecerá constante ya que la energía no se puede crear ni destruir, la ley de Lenz se deriva de la ley de inducción de Michael Faraday.
Un comentario final sobre la Ley de Lenz con respecto a la Inducción Electromagnética. Ahora sabemos que cuando existe un movimiento relativo entre un conductor y un campo magnético, se induce una fem dentro del conductor.
Aplicaciones modernas
Después de que se estableció la relación recíproca entre electricidad y magnetismo, las aplicaciones prácticas fueron prácticamente ilimitadas.
El generador, por ejemplo, aplanó el camino hacia una extensa gama de nociones innovadores e industriales, al cambiar la energía mecánica en energía eléctrica, el generador se basó en la iniciación básica de la Inducción Electromagnética, que es pasar un conductor eléctrico a través de un campo magnético.
Como se explicó anteriormente, cuando un lado de una bobina atraviesa el campo magnético, primero en una dirección y luego en la otra dirección, el resultado final es una corriente alterna, este dispositivo de tipo alternador es el mismo que se usa en los vehículos para producir un flujo constante de energía.
Además, los transformadores pueden enviar corrientes alternas de un circuito eléctrico a otro mediante inducción de electroimán, cada vecindario tiene un transformador ubicado en un poste de energía centralizad, este es el conducto para transmitir electricidad a todos los hogares individuales.
En su mayor parte, este tipo de transformadores de potencia transmiten potencia a una frecuencia constante, los transformadores de radiofrecuencia funcionan dentro de las frecuencias más altas, dando a los generadores de rf muchos usos industriales.
La radio fue uno de los inventos «modernos» originales que aplicaron la ciencia de la Radiación Electromagnética, los desarrollos contemporáneos adicionales incluyen calentamiento por inducción y soldadura por inducción (un proceso de soldadura utilizado en la fabricación de metales donde se sueldan diferentes metales para formar un material viable).