La induccin electromagntica es el fenmeno que origina la produccin de una fuerza electromotriz (f.e.m. o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magntico variable, o bien en un medio mvil respecto a un campo magntico esttico. Es as que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida. Este fenmeno fue descubierto por Michael Faraday, quien lo expres indicando que la magnitud del voltaje inducido es proporcional a la variacin del flujo magntico (Ley de Faraday).

Q= Flujo magntico en Weber.

t = Tiempo en segundos.

Signo menos (-) = Debido a la ley de Lenz.

La ley de induccin de Faraday establece que la Fuerza

Electromotriz inducida en un circuito es igual a menos

la derivada del flujo magntico con respecto del tiempo.

Matemticamente se puede expresar como:

La induccin electromagntica es el principio

fundamental sobre el cual operan transformadores,

generadores, motores elctricos, la vitrocermica de

induccin y la mayora de las dems mquinas elctricas.

De forma ms general, las ecuaciones que describen el

fenmeno son:

Cuando movemos un imn permanente por el

interior de las espiras de una bobina solenoide (A),

formada por espiras de alambre de cobre, se genera

de inmediato una fuerza electromotriz (FEM), es

decir, aparece una corriente elctrica fluyendo por

las espiras de la bobina, producida por la induccin magntica del imn en movimiento

Si al circuito de esa bobina (A) le conectamos

una segunda bobina (B) a modo de carga

elctrica, la corriente al circular por esta otra

bobina crea a su alrededor un campo electromagntico, capaz de inducir, a su vez,

corriente elctrica en una tercera bobina.

Por ejemplo, si colocamos una tercera bobina solenoide (C) junto

a la bobina (B), sin que exista entre ambas ningn tipo de

conexin ni fsica, ni elctrica y conectemos al circuito de esta

ltima un galvanmetro (G), observaremos que cuando movemos

el imn por el interior de (A), la aguja del galvanmetro se

mover indicando que por las espiras de (C), fluye corriente

elctrica provocada, en este caso, por la induccin electromagntica que produce la bobina (B). Es decir, que el campo magntico del imn en movimiento produce induccin magntica en el enrollado de la bobina (B), mientras que el campo electromagntico que crea la corriente elctrica que fluye por el enrollado de esa segunda bobina produce induccin electromagntica en una tercera bobina que se coloque a su lado.

La ley de Faraday nos habla sobre la induccin electromagntica, la que

origina una fuerza electromotriz en un campo magntico. Es habitual

llamarla ley de Faraday-Lenz en honor a Heinrich Lenz ya que el signo

menos proviene de la Ley de Lenz. Tambin se le llama como ley de

Faraday-Henry, debido a que Joseph Henry descubri esta induccin de

manera separada a Faraday pero casi simultneamente. Lo primero que

se debe introducir es la fuerza electromotriz ( ), si tenemos un campo

magntico variable con el tiempo, una fuerza electromotriz es inducida

en cualquier circuito elctrico; y esta fuerza es igual a menos la derivada

temporal del flujo magntico, as:

como el campo magntico es dependiente de la

posicin tenemos que el flujo magntico es igual a:

Adems, el que exista fuerza electromotriz indica

que existe un campo elctrico que se representa

como:

con lo que finalmente se obtiene la expresin de la ley de Faraday

Lo que indica que un campo magntico que depende del tiempo

implica la existencia de un campo elctrico, del que su circulacin por

un camino arbitrario cerrado es igual a menos la derivada temporal

del flujo magntico en cualquier superficie limitada por el camino

cerrado.

El signo negativo explica que el sentido de la corriente inducida es tal

que su flujo se opone a la causa que lo produce, compensando as la

variacin de flujo magntico (Ley de Lenz).

La forma diferencial de esta ecuacin es:

Esta ecuacin relaciona los campos elctrico y magntico,

pero tiene tambin muchas otras aplicaciones prcticas.

Esta ecuacin describe cmo los motores elctricos y los

generadores elctricos funcionan. Ms precisamente,

demuestra que un voltaje puede ser generado variando el

flujo magntico que atraviesa una superficie dada.

INDUCTANCIA

En un Inductor o bobina, se denomina inductancia a la

relacin entre el flujo magntico, y la intensidad de

corriente elctrica,

El flujo que aparece en esta definicin es el flujo

producido por la corriente exclusivamente. O

tambin definida como el campo magntico que crea

una corriente elctrica al pasar a travs de una bobina

.

TIPOS DE INDUCTORES

Los inductores al igual que los capacitores no son ideales. A cada inductor se asocia una resistencia igual a la

resistencia de las vueltas de alambre y una capacitancia parsita debido a la capacitancia entre las vueltas de

la bobina.

Se clasifican por distintos aspectos. La principal divisin es la de bobinas fijas y variables.

Las fijas tienen una inductancia estable que est dada por sus caractersticas fijas.

Las variables pueden cambiar su inductancia por medio de diferentes mtodos.

Bobinas fijas

Las bobinas tambin se dividen segn el tipo de ncleo utilizado. Los principales tipos son los de ncleo de

hierro, aire y ferrita.

Bobinas con ncleo de hierro.

Son las que tienen una mayor inductancia debido a este tipo de ncleo. Este ncleo se fabrica con laminas

que se van intercalando dentro de la bobina, tambin reciben el nombre de choques y se hallan en circuitos

de baja frecuencia.

Bobinas con ncleo de aire.

Tienen una inductancia muy pequea y se usan en circuitos de alta frecuencia, especialmente en

sintonizadores de radio y transmisores de baja potencia. Tambin se usan como choques de radiofrecuencia

para eliminar ciertas seales indeseables en algunos circuitos.

Bobinas con ncleo de ferrita.

Son muy usadas por su alto rendimiento y sus buenas caractersticas. El ncleo de ferrita esta formado por

polvo de hierro combinado por otros elementos que le dan muy buenas propiedades magnticas.

Un ncleo de ferrita puede aumentar la inductancia de una bobina de 1mH, hasta valores de 500mH.

Bobinas variables.

En los circuitos transmisores y receptores de radio se usan con mucha frecuencia bobinas cuya inductancia

puede alterarse.

El principal mtodo para producir esta variacin es el de mover un ncleo de ferrita en forma cilndrica

dentro de la bobina. Este ncleo se fabrica en forma de tornillo para que se pueda ajustar fcilmente.

AUTO INDUCTANCIA

En las bobinas ocurre un fenmeno de oposicin

a las variaciones de la corriente elctrica.

En otras palabras, si la corriente en un circuito

trata de subir o bajar y en ese circuito hay una

bobina, ella se opone a que la corriente suba o

baje.

Esta oposicin que se presenta en las bobinas se

llama inductancia, se mide en henrios ( en honor

al fsico estadounidense Joseph Henry) y se

representa por medio de la letra L. Esta

resistencia al cambio de corriente es el resultado

de la energa almacenada dentro del campo

magntico de una bobina. Todas las bobinas de

alambre tienen inductancia.

En los circuitos electrnicos actuales se usan

bobinas pequeas con inductancias de

milihenrios (mH) o microhenrios (* H).

La inductancia de un inductor depende

fundamentalmente de cuatro factores: 1- el

numero de vueltas de alambre devanado, 2-el

rea de la seccin transversal de la bobina, 3- la

permeabilidad de los materiales de su ncleo y 4-

la longitud de la bobina

La inductancia de una bobina depende de la

cantidad y el dimetro de las espiras, a mayor

dimetro, mayor inductancia y a mayor numero

de espiras, tambin tiene mayor inductancia.

La inductancia de una bobina tambin aumenta

cuando tiene un ncleo de hierro u otro material

magntico y es mayor que cuando tiene ncleo

de aire.

INDUCTANCIA MUTUA

Cuando dos bobinas se encuentran dentro del alcance

magntico, una de la otra, de tal modo que el de las linead

de fuerza se enlazan con el devanado de la segunda, se

llama acoplamiento, y si todas las lneas de la una

atraviesan a las vueltas del devanado de la otra,

tendremos un acoplamiento unitario. Pueden existir

diversos porcentajes de acoplamiento, debido a la posicin

mecnica de las bobinas.

El transformador

Una de las aplicaciones mas conocidas de la inductancia

mutua es el transformador, que puede definirse como un

dispositivo utilizado para transferir energa de un circuito

a otro, por medio de la induccin electromagntica .

bsicamente, consta en dos o mas bobinas de alambre, en

torno a un ncleo de hierro laminado comn, de tal modo

que el acoplamiento entre las bobinas se acerca al de

unidad. Los transformadores son piezas mviles y

requieren muy poco cuidado, ya que son simples y slidos,

adems de eficientes.

La palabra transformador significa cambiar. Uno de los

usos principales del transformador se deriva de su

capacidad para hacer aumentar o disminuir un voltaje.

Algunos transformadores no cambian el valor del voltaje y

en este caso se denominan transformadores de

aislamiento. Tales transformadores se emplean cuando el

equipo elctrico no debe conectarse a tierra a travs de la

lnea elctrica. Los que si modifican el voltaje, por ejemplo;

cambian el voltaje de 120 volts de la red de alimentacin

en un voltaje necesario para operar circuitos

rectificadores. Estos circuitos se emplean para cambiar la

corriente alterna en corriente continua en aparatos como

radios, receptores de televisin y sistemas radiofnicos.

LABORATORIO DE

INDUCCION EN SERIE

La presencia de corriente

en la bobina implica la

existencia de una fuerza

electromotriz inducida. La

cual esta presente durante

el tiempo en que el flujo

del campo magntico esta

variando.

INDUCCION EN SERIE

Se define como la agrupacin del valor de varias bobinas o

inductores que se encuentran conectadas en serie o en

paralelo.

Al igual que vimos para el caso de resistencias un circuito

formado por varias bobinas puede formar y ala vez

calcular el valor de una nica inductancia que remplace a

todo el conjunto .

INDUCCION EN PARARLELO

Formula de Newmann

Es una expresin para la inductancia mutua de

dos circuitos. Se parte de la definicin.

lo que se puede escribir en funcin de los

potenciales vectoriales.

El resultado final es

Esta formula muestra tambin que M12 = M

21.

Notar que esta formula no se debe usar para

calcular inductancias propias.

GRACIAS