Inducción electromagnética

La aparición en la inducción de la EMF del conductor.

Si pones campo magnético alambre y muévalo para que cruce las líneas de campo a medida que se mueve, entonces el alambre tendrá fuerza electromotrizLlamado Inducción EMF.

Se producirá una FEM de inducción en el conductor incluso si el propio conductor permanece estacionario y el campo magnético se moverá, cruzando el conductor con sus líneas de fuerza.

Si el conductor en el que se induce el EMF de inducción está cerrado a cualquier circuito externo, entonces, bajo la acción de este EMF, fluirá una corriente a través del circuito, el llamado corriente de inducción

El fenómeno de la inducción EMF en un conductor cuando cruza las líneas de su campo magnético se denomina inducción electromagnética.

La inducción electromagnética es el proceso inverso, es decir, la conversión de energía mecánica en energía eléctrica.

El fenómeno de la inducción electromagnética es ampliamente utilizado en Ingenieria Eléctrica… El dispositivo de varias máquinas eléctricas se basa en su uso.

La magnitud y dirección de la inducción EMF.

Consideremos ahora cuál será la magnitud y la dirección de la FEM inducida en el conductor.

La magnitud de la FEM de inducción depende del número de líneas de fuerza que cruzan el cable por unidad de tiempo, es decir, de la velocidad del movimiento del cable en el campo.

La magnitud de la FEM inducida es directamente proporcional a la velocidad de movimiento del conductor en un campo magnético.

La magnitud de la FEM inducida también depende de la longitud de la parte del cable que cruzan las líneas de campo. Cuanto mayor sea la porción del conductor atravesada por las líneas de campo, mayor será la fem inducida en el conductor. Finalmente, cuanto más fuerte es el campo magnético, es decir, cuanto mayor es su inducción, mayor es la FEM en el conductor que cruza este campo.

Así, el valor EMF de una inducción que ocurre en un conductor cuando se mueve en un campo magnético es directamente proporcional a la inducción del campo magnético, la longitud del conductor y la velocidad de su movimiento.

Esta dependencia se expresa mediante la fórmula E = Blv,

donde E es la FEM de inducción; B — inducción magnética; I es la longitud del cable; v es la velocidad del alambre.

Debe recordarse firmemente que en un conductor que se mueve en un campo magnético, la FEM de inducción ocurre solo si este conductor es atravesado por las líneas de campo magnético del campo. Si el conductor se mueve a lo largo de las líneas de campo, es decir, no las cruza, sino que parece deslizarse a lo largo de ellas, entonces no se induce FEM en él. Por lo tanto, la fórmula anterior es válida solo cuando el cable se mueve perpendicularmente a las líneas del campo magnético.

La dirección de la fem inducida (así como la corriente en el cable) depende de la dirección en la que se mueva el cable. Existe una regla de la mano derecha para determinar la dirección de la FEM inducida.

Si sostiene la palma de su mano derecha de modo que las líneas del campo magnético entren en ella, y el pulgar doblado indicaría la dirección del movimiento del conductor, entonces los cuatro dedos extendidos indicarían la dirección de acción del EMF inducido y la dirección de la corriente en el conductor.

regla de la mano derecha

Inducción EMF en la bobina

Ya dijimos que para crear un EMF de inducción en un cable, es necesario mover el cable mismo o el campo magnético a un campo magnético. En ambos casos, el cable debe ser atravesado por las líneas del campo magnético del campo, de lo contrario no se inducirá fem. La fem inducida y, por lo tanto, la corriente inducida, pueden ocurrir no solo en un cable recto, sino también en un cable retorcido en una bobina.

Al moverse dentro bobinas de un imán permanente, en él se induce una FEM debido a que el flujo magnético del imán cruza las espiras de la bobina, es decir, de la misma forma que cuando se mueve un alambre recto en el campo de un imán.

Si el imán se baja lentamente en la bobina, entonces el EMF que surge será tan pequeño que la aguja del dispositivo ni siquiera se desviará. Si, por el contrario, el imán se inserta rápidamente en la bobina, la desviación de la flecha será grande. Esto significa que la magnitud de la FEM inducida y, en consecuencia, la fuerza de la corriente en la bobina depende de la velocidad del imán, es decir, de la rapidez con que las líneas de campo cruzan las vueltas de la bobina. Si ahora, alternativamente, primero se inserta un imán fuerte y luego un imán débil en la bobina a la misma velocidad, notará que con un imán fuerte, la aguja del dispositivo se desviará en un ángulo mayor.Es decir, la magnitud de la FEM inducida y, en consecuencia, la fuerza de la corriente en la bobina depende de la magnitud del flujo magnético del imán.

Finalmente, si el mismo imán se introduce a la misma velocidad, primero en una bobina con un gran número de vueltas y luego con un número mucho menor, en el primer caso la aguja del dispositivo se desviará en un ángulo mayor que en el segundo. Esto significa que la magnitud de la FEM inducida y, en consecuencia, la intensidad de la corriente en la bobina depende del número de vueltas. Se pueden obtener los mismos resultados si se utiliza un electroimán en lugar de un imán permanente.

La dirección de inducción de EMF en la bobina depende de la dirección de movimiento del imán. Cómo determinar la dirección de EMF de inducción, dice la ley establecida por E. H. Lenz.

Ley de inducción electromagnética de Lenz

Cualquier cambio en el flujo magnético dentro de la bobina va acompañado de la aparición de una FEM de inducción en ella, y cuanto más rápido sea el cambio del flujo magnético que penetra en la bobina, mayor será la FEM en ella.

Si la bobina en la que se crea el EMF de inducción está cerrada a un circuito externo, entonces fluye una corriente de inducción a través de sus vueltas, creando un campo magnético alrededor del cable, por lo que la bobina se convierte en un solenoide. Resulta que el campo magnético externo cambiante induce una corriente inducida en la bobina, que a su vez crea su propio campo magnético alrededor de la bobina: el campo de corriente.

Al estudiar este fenómeno, E. H. Lenz estableció una ley que determina la dirección de la corriente de inducción en la bobina y, en consecuencia, la dirección de la FEM de inducción.La fem de inducción que ocurre en la bobina cuando cambia el flujo magnético crea una corriente en la bobina en tal dirección que el flujo magnético de la bobina creado por esta corriente evita que cambie el flujo magnético externo.

La ley de Lenz es válida para todos los casos de inducción de corriente en los cables, independientemente de la forma de los cables y de cómo se logre el cambio en el campo magnético externo.

Cuando el imán permanente se mueve en relación con la bobina de alambre conectada a los terminales del galvanómetro, o cuando la bobina se mueve en relación con el imán, se genera una corriente inducida.

Corrientes de inducción en conductores masivos

El flujo magnético cambiante es capaz de inducir un EMF no solo en las vueltas de la bobina, sino también en los conductores metálicos masivos. Al penetrar el espesor de un conductor masivo, el flujo magnético induce un EMF en él, lo que crea corrientes de inducción. Estos llamados corrientes de Foucault se extienden sobre un cable sólido y se cortocircuitan en él.

Los núcleos de los transformadores, los núcleos magnéticos de varias máquinas y dispositivos eléctricos son solo esos cables masivos que se calientan por las corrientes de inducción que surgen en ellos.Este fenómeno es indeseable, por lo tanto, para reducir la magnitud de las corrientes de inducción, las partes de Las máquinas eléctricas y el núcleo del transformador no son macizos, sino que consisten en láminas delgadas aisladas entre sí con papel o una capa de barniz aislante. Por lo tanto, se bloquea el camino de propagación de las corrientes de Foucault a lo largo de la masa del conductor.

Pero a veces, en la práctica, las corrientes de Foucault también se utilizan como corrientes útiles. El uso de estas corrientes se basa, por ejemplo, en el trabajo hornos de calentamiento por inducción, medidores de electricidad y los llamados amortiguadores magnéticos de partes móviles de instrumentos eléctricos de medición.

Ver también: El fenómeno de la inducción electromagnética en las pinturas.