4.1 Generación de corriente eléctrica

Faraday pensó que una forma de comprobar si el magnetismo puede crear una corriente eléctrica en un conductor es poner un circuito cerrado (una bobina por ejemplo)  cerca de un imán y ver qué pasa. 

Lo que ocurre es muy curioso. Si metemos un imán en una bobina que esté conectada a un amperímetro, observamos paso de corriente solo cuando introducimos o sacamos el imán, pero no cuando el imán está dentro, como se puede ver en este vídeo:

Vídeo de fq-experimentos alojado en Youtube

 
La siguiente simulación reproduce este experimento. Coge el imán con el ratón y acércalo (o aléjalo) de la bobina.

 

Simulación alojada en phET-Universidad de ColoradoCC

Pero esta no es la única forma de producir corriente. Otra forma  es la que puedes observar en la siguiente animación. Fíjate bien porque la bobina 1 está enchufada a la corriente, pero la bobina 2 no. Cuando por la bobina 1 circula corriente alterna, se induce corriente en la 2 siempre. Si la corriente que circula por la bobina 1 es continua, sólo aparece en la bobina 2 corriente inducida al cerrar o abrir el interruptor.

 

Bien, ya has visto que no hay una sola forma de producir corriente, se te han mostrado algunos casos en los que se induce corriente en un circuito. Hay más posibilidades. Lo que interesa ahora es saber por qué se induce corriente.

Flujo magnético

¿Qué tienen en común todas las experiencias que hemos visto? Antes de responder veamos la figura siguiente, representa un campo magnético constante atravesando una superficie circular. Como puedes ver, el número de líneas de campo que atraviesan la superficie depende varias cosas:

  1. Del tamaño del círculo (área del círculo S).
  2. De la "densidad de líneas", es decir, de lo juntas o separadas que estén las líneas (magnitud de B).
  3. De la orientación de  respecto a . Claramente, si  es paralelo a , el número de líneas es máximo, y si son perpendiculares, nulo.
Flujo magnético
Imagen de Jfmelero en Wikimedia CommonsCC 

La magnitud física que mide el número de líneas de campo magnético que atraviesa una superficie se llama flujo magnético, Φm y es el producto escalar de los vectores (campo magnético) y  (vector supeficie), es decir:

flujo magnético

Donde  es un vector cuyo módulo es igual al área de la superficie y su dirección perpendicular a la misma. La unidad de flujo magnético en el Sistema Internacional de Unidades es el Weber. Se cumple que unidad de flujo

¿Y qué tiene que ver esto con las experiencias de Faraday que hemos visto en el apartado anterior? Muy fácil, en todas las experiencias de inducción de corriente eléctrica en un conductor hay una variación del flujo magnético que atraviesa el circuito.

Piensa:

  • Cuando se acerca o se aleja un imán a una bobina modificamos el valor de B y, por tanto, el flujo.
  • Cuando se conecta la bobina 1 a una corriente alterna, el campo que crea es variable y, por tanto el flujo que atraviesa la bobina 2 también lo es.
  • Cuando se enciende o se apaga un interruptor en la bobina 1, la intensidad de corriente cambia hasta que toma el valor definitivo (en un breve intervalo de tiempo). Este breve cambio de corriente genera un flujo magnético en la bobina 2 que cambia en un breve intervalo de tiempo.

Es posible imaginar otros procedimiento por los que puede cambiar el flujo magnético, pero se dejarán para apartados posteriores.