14.5: Inducción electromagnética
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Faraday pudo relacionar matemáticamente la tasa de cambio del flujo del campo magnético con el voltaje inducido (tenga en cuenta el uso de una letra minúscula “e” para voltaje. Esto se refiere a voltaje instantáneo, o voltaje en un punto específico en el tiempo, en lugar de un voltaje estable y estable. ):
Los términos “d” son notación estándar de cálculo, representando la tasa de cambio del flujo a lo largo del tiempo. “N” significa el número de vueltas, o envolturas, en la bobina del alambre (suponiendo que el cable está formado en forma de bobina para una máxima eficiencia electromagnética).
Este fenómeno se pone en evidente uso práctico en la construcción de generadores eléctricos, que utilizan energía mecánica para mover un campo magnético más allá de bobinas de alambre para generar voltaje. No obstante, este no es de ninguna manera el único uso práctico para este principio.
Si recordamos que el campo magnético producido por un cable portador de corriente siempre fue perpendicular a ese cable, y que la intensidad de flujo de ese campo magnético varió con la cantidad de corriente a través de él, podemos ver que un cable es capaz de inducir un voltaje a lo largo de su propia longitud simplemente debido a un cambio en la corriente a través de él. Este efecto se llama autoinducción: un campo magnético cambiante producido por cambios en la corriente a través de un cable que induce voltaje a lo largo de ese mismo cable. Si el flujo del campo magnético se mejora doblando el cable en la forma de una bobina, y/o envolviendo esa bobina alrededor de un material de alta permeabilidad, este efecto de voltaje autoinducido será más intenso. Un dispositivo construido para aprovechar este efecto se denomina inductor, y se discutirá con mayor detalle en el próximo capítulo.
Revisar
- Un campo magnético de intensidad cambiante perpendicular a un cable inducirá un voltaje a lo largo de ese cable. La cantidad de voltaje inducido depende de la tasa de cambio del flujo del campo magnético y del número de vueltas de cable (si se enrollan) expuestas al cambio en el flujo.
- Ecuación de Faraday para voltaje inducido: e = N (dΦ/dt)
- Un cable portador de corriente experimentará un voltaje inducido a lo largo de su longitud si la corriente cambia (cambiando así el flujo del campo magnético perpendicular al cable, induciendo así voltaje de acuerdo con la fórmula de Faraday). Un dispositivo construido específicamente para aprovechar este efecto se llama inductor.