Ley de Faraday

Te explicamos qué es la ley de Faraday, la inducción electromagnética, su historia, fórmula y ejemplos. Además, la ley de Lenz.

¿Qué es la Ley de Faraday?

La Ley de Inducción electromagnética de Faraday, conocida simplemente como Ley de Faraday, fue formulada por el científico británico Michael Faraday en 1831. Esta ley cuantifica la relación entre un campo magnético cambiante en el tiempo y el campo eléctrico creado por estos cambios.

El enunciado de dicha ley sostiene:

“La tensión inducida en un circuito cerrado es directamente proporcional a la razón de cambio en el tiempo del flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito mismo como borde”.

Para entender esto cabalmente, hará falta revisar el experimento de Faraday: una batería aportaba corriente a una bobina pequeña, creando un campo magnético a través de las espiras de la bobina (cables metálicos enrollados sobre su propio eje). Cuando esta bobina se movía dentro y fuera de una más grande, su campo magnético (cambiante en el tiempo por el movimiento) generaba un voltaje en la bobina grande que podía medirse con un galvanómetro.

De este experimento y la formulación de la ley de Faraday se desprenden numerosas conclusiones respecto a la generación de energía eléctrica, que fueron clave para la Ley de Lenz y para el manejo moderno de la electricidad.

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Historia de la ley de Faraday

Michael Faraday (1791-1867) fue el creador de ideas centrales en torno a la electricidad y el magnetismo.

Faraday se entusiasmó enormemente cuando el físico danés Oersted demostró empíricamente la relación entre la electricidad y el magnetismo en 1820, constatando que un hilo conductor de corriente podía mover una aguja imantada de una brújula.

Faraday diseñó múltiples experimentos. Por ejemplo, enrolló dos solenoides de alambre alrededor de un aro de hierro y vio que cuando, por medio de un interruptor, hacía pasar corriente por uno de los solenoides, una corriente era inducida en el otro. Faraday atribuyó la aparición de corriente a los cambios del flujo magnético en el tiempo.

En consecuencia, Faraday fue el primero en demostrar la relación entre campos magnéticos y campos eléctricos, como se desprende de los dos experimentos descriptos. De hecho, la ecuación de la Ley de Faraday se convirtió en parte de los enunciados de las leyes de Maxwell.

Fórmula de la ley de Faraday

La ley de Faraday usualmente se expresa mediante la siguiente fórmula:

FEM (Ɛ) = dϕ/dt

En donde FEM o Ɛ representan la Fuerza Electromotriz inducida (la tensión), y dϕ/dt  es la tasa de variación temporal del flujo magnético ϕ.

Ejemplos de aplicación de la ley de Faraday

Prácticamente toda la tecnología eléctrica se basa en la ley de Faraday, especialmente lo referido a generadores, transformadores y motores eléctricos.

Por ejemplo, el motor de corriente continua se basó en el aprovechamiento de un disco de cobre que rotaba entre los extremos de un imán, generando una corriente continua.

De este principio aparentemente simple se desprende la invención de cosas tan complejas como un transformador, un generador de corriente alterna, un freno magnético o una cocina eléctrica.

La ley de Lenz

Esta ley proviene de la aplicación del principio de conservación de la energía a la inducción electromagnética, lo que permite obtener la conclusión de que la FEM producida por un flujo magnético cambiante (ley de Faraday), genera una corriente con una dirección que se opone a la variación del flujo que la produce.

Esto se traduce, en términos matemáticos, en la añadidura a la ley de Faraday de un signo negativo, quedando formulada de esta manera:

FEM (Ɛ) = -(dϕ/dt)

Esta ley es fundamental para determinar y controlar la dirección en la que se desplaza el flujo eléctrico de un circuito. Su nombre se debe a que el científico alemán Heinrich Lenz la formuló en 1834.

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Referencias

• “Ley de Faraday” en Wikipedia.
• “¿Qué es la Ley de Faraday?” en Khan Academy.
• “Ley de Faraday” en EspacioCiencia.com.
• “Ley de Lenz” en Wikipedia.
• “Inducción electromagnética. Leyes de Faraday y Lenz” (video) en Universidad Rey Juan Carlos.
• “Faraday’s Law” en Hyperphysics.
• “What is Faraday’s Law of Induction?” en LiveScience.
• “Faraday’s Law of Induction” en The Encyclopaedia Britannica.