4.2 Fuerza electromotriz
Recordemos lo estudiado en el tema anterior. Para que circule corriente eléctrica por un circuito son necesarias dos condiciones:
- Que el circuito esté cerrado
- Que entre dos puntos del mismo se mantenga una diferencia de potencial
Fíjate en el dibujo de más abajo, a la izquierda, representa un niño que recoge las bolas que llegan abajo y las eleva al tobogán de arriba. Para mantener la corriente de bolas por los toboganes, el niño es fundamental, él es el que realiza un trabajo sobre cada bola, aumentando su energía (potencial) para que pueda seguir circulando por el circuito.
 |
 |
| Imagen de Juancarcole en Wikimedia Commons. CC | Imagen de José Luis Montalvillo en Flickr. CC |
Por la misma razón, para que circulen cargas eléctricas por un circuito como la imagen de arriba a tu derecha es preciso que haya un dispositivo que realice un trabajo sobre las cargas, suministrándole energía para que puedan circular por el conductor. Este dispositivo es, por ejemplo, una pila. Al igual que el niño mantiene una diferencia de altura entre dos puntos del circuito de toboganes, la pila lo que hace es mantener una diferencia de "altura eléctrica" entre dos puntos del conductor. Esta diferencia de "altura eléctrica" es la diferencia de potencial entre los polos de la pila.
Bien, una vez aclarado esto, se puede definir la fuerza electromotriz (fem) como el trabajo que hay que realizar sobre la unidad de carga para que circule corriente por el circuito. Su unidad en el sistema internacional es el voltio, y matemáticamente se expresa así:
Ya sabes que, cada vez que cambia el flujo magnético en un circuito, se induce en él una corriente que se caracteriza por la fuerza electromotriz ε. Pues bien, la ley de Faraday establece la relación entre variación de flujo y fem. Dice así:
|
La fuerza electromotriz inducida en un circuito es igual a la velocidad con que varía el flujo magnético a través de dicho circuito cambiada de signo. Matemáticamente se escribe así:
|
Sentido de la fem inducida
La ley de Faradayque acabamos de ver incluye un signo menos. Es la aportación de Heinrich Lenz a la ley de Faraday.
La aportación de Lenz es tan decisiva y fundamental que la ley se suele llamar ley de Faraday-Lenz.
El signo menos obedece a que el sentido de la corriente inducida es tal que siempre se opone a la variación de flujo que la ha producido, lo cual es la aplicación del principio de conservación de la energía a este proceso.
Unos ejemplos:
 |
| Imagen de Juancarcole en Wikimedia Commons. CC |
La imagen de la izquierda representa un imán acercándose a una espira. Como consecuencia de esto, en la espira se induce una corriente cuyo sentido es tal que repele al imán, para contrarrestar su acercamiento. Ya sabes que una espira por la que circula una corriente equivale a un imán cuyo polo norte lo conoces por la regla de la mano derecha. Pues bien, fíjate que el sentido de la corriente es tal que la espira presenta su polo norte para repeler al polo norte del imán.
En la imagen de la derecha, el polo norte se aleja. Para contrarrestar esto, la espira presenta su polo sur atrayendo al polo norte del imán. Las letras N y S son una regla que puede serte útil a la hora de conocer el sentido de la corriente.
También puedes echar un vistazo a esta página para ver una animación sobre la ley de Lenz.
Actividad desplegable
Lee y completa