Ley de FaradayLa Ley de Faraday establece que la corriente inducida en un circuito es directamente proporcional a la rapidez con que cambia el flujo magntico que lo atraviesa.La induccin electromagntica fue descubierta casi simultneamente y de forma independiente por Michael Faraday y Joseph Henry en 1830. La induccin electromagntica es el principio sobre el que se basa el funcionamiento del generador elctrico, el transformador y muchos otros dispositivos.Esta ley fue formulada a partir de los experimentos queMichael Faradayrealiz en1831. Esta ley tiene importantes aplicaciones en lageneracin de electricidad.

El experimento que realizo Faraday es el siguiente:Se requiere de un imn, una bovina y un galvanmetro. Para realizar el experimento es necesario, en primer lugar, conectar el galvanmetro a la bobina o solenoide. En segundo lugar, se introduce el imn en la bobina realizando un movimiento de vaivn. Mientras el imn se mueve, el galvanmetro detecta la presencia de una corriente elctrica.Si el imn se detiene, la corriente cesa. Es importante darse cuenta, que cuando uno de los polos del imn se acerca a la bobina, la corriente producida tiene un sentido y cuando este polo se aleja la corriente cambia de sentido. Si se invierte la polaridad del imn, los sentidos de las corrientes producidas se invierten. Farad ay descubre que el fenmeno inverso produce resultados anlogos, es decir, el movimiento de una bobina frente a un imn fijo, tambin produce corrientes inducidas y a partir de este momento quedaron inventadas lasmquinas inductoraso generadores de corriente alterna.

FORMULACION:

Siendo:E: f.e.m. inducidan: nmero de espiras de la bobinaDf: Variacin del flujoDt: Tiempo en que se produce la variacin de flujoPara comprender mejor por qu el signo negativo en el flujo nos vamos a la ley de Lenz la cual establece:

"Cuando vara el flujo magntico que atraviesa una bobina, esta reacciona de tal manera que se opone a la causa que produjo la variacin"Por lo que se puede concluir que el signo menos (-) indica que se opone a la causa que lo produjo

LEY DE LENZ

Laley de Lenzpara el campoelectromagnticorelaciona cambios producidos en el campo elctrico en un conductor con la variacin de flujo magntico en dicho conductor, y afirma que las tensiones o voltajes inducidos sobre un conductor y los campos elctricos asociados son de un sentido tal que se oponen a la variacin del flujo magntico que las induce. Esta ley se llama as en honor del fsico germano-blticoHeinrich Lenz, quien la formul en el ao1834. En un contexto ms general que el usado por Lenz, se conoce que dicha ley es una consecuencia ms delprincipio de conservacin de la energaaplicado a laenerga del campo electromagntico.

FORMULACION

La polaridad de unatensin inducidaes tal, que tiende a producir una corriente, cuyo campo magntico se opone siempre a las variaciones del campo existente producido por la corriente original.El flujo de un campo magntico uniforme a travs de un circuito plano viene dado por:

Dnde:=Flujo magntico. La unidad en elSIes elweber(Wb).=Induccin magntica. La unidad en el SI es eltesla(T).=Superficiedefinida por elconductor.=nguloque forman el vectorperpendicular a la superficie definida por el conductor y la direccin delcampo.Si el conductor est en movimiento el valor del flujo ser:

A su vez, el valor del flujo puede variar debido a un cambio en el valor del campo magntico:

En este caso laLey de Faradayafirma que latensin inducida en cada instante tiene por valor:

Donde es elvoltaje inducidoyd/dtes la tasa de variacin temporal del flujo magntico. La direccin voltaje inducido (el signo negativo en la frmula) se debe a la oposicin al cambio de flujo magntico.

Laley de Lenzplantea que lastensiones inducidassern de un sentido tal que se opongan a la variacin del flujo magntico que las produjo. Esta ley es una consecuencia del principio de conservacin de la energa.La polaridad de una tensin inducida es tal, que tiende a producir una corriente, cuyo campo magntico se opone siempre a las variaciones del campo existente producido por la corriente original.El flujo de un campo magntico uniforme a travs de un circuito plano viene dado por un campo magntico generado en una tensin disponible con una circunstancia totalmente proporcional al nivel de corriente y al nivel de amperios disponible en el campo elctrico.Cuando un voltaje es generado por unabatera, o por la fuerza magntica de acuerdo con la ley de Faraday, este voltaje generado, se llama tradicionalmente fuerza electromotriz ofem. La fem representa energa por unidad de carga (voltaje), generada por un mecanismo y disponible para su uso. Estos voltajes generados son los cambios de voltaje que ocurren en un circuito, como resultado de una disipacin de energa, como por ejemplo en unaresistencia.

EJEMPLOS LEY DE FARADAY

BIBLIOGRAFIA:http://proyectofisica3.blogspot.com/2011/11/ley-de-faraday.htmlhttp://www.fisica.pe/category/ley-de-lenz/http://www.share-pdf.com/c9679f6d6d99463f8379453db8fcf77a/problemas-resueltos-cap-31-fisica-serway.htm

Generador Elctrico:Ungenerador elctricoes todo dispositivo capaz de mantener unadiferencia de potencialelctrica entre dos de sus puntos (llamados polos,terminalesobornes) transformando laenerga mecnicaenelctrica. Esta transformacin se consigue por la accin de uncampo magnticosobre los conductores elctricos dispuestos sobre una armadura (denominada tambinestator). Si se produce mecnicamente un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generar unafuerza electromotriz(F.E.M.). Este sistema est basado en laley de Faraday.Aunque la corriente generada escorriente alterna, puede ser rectificada para obtener unacorriente continua. En el diagrama adjunto se observa la corriente inducida en un generador simple de una sola fase. La mayora de los generadores de corriente alterna son de tres fases.El proceso inverso sera el realizado por unmotor elctrico, que transforma energa elctrica en mecnica.

No slo es posible obtener una corriente elctrica a partir deenerga mecnicade rotacin sino que es posible hacerlo con cualquier otro tipo de energa como punto de partida. Desde este punto de vista ms amplio, los generadores se clasifican en dos tipos fundamentales: Primarios: Convierten enenerga elctricala energa de otra naturaleza que reciben o de la que disponen inicialmente, como alternadores, dinamos, etc. Secundarios: Entregan una parte de la energa elctrica que han recibido previamente, es decir, en primer lugar reciben energa de una corriente elctrica y la almacenan en forma de alguna clase de energa. Posteriormente, transforman nuevamente la energa almacenada en energa elctrica. Un ejemplo son laspilaso bateras recargables.Se agruparn los dispositivos concretos conforme al proceso fsico que les sirve de fundamento.

Generadores Ideales:* Generador de voltaje o tensin: un generador de voltaje ideal mantiene un voltaje fijo entre sus terminales con independencia de la resistencia de la cargaRcque pueda estar conectada entre ellos.* Generador de corriente o intensidad: un generador de corriente ideal mantiene una corriente constante por el circuito externo con independencia de la resistencia de la carga que pueda estar conectada entre ellos.En la(Figura 1)se ve el circuito ms simple posible, constituido por un generador de tensin constanteEconectado a una cargaRcy en donde se cumplira la ecuacin:E = IRc

Figura 1: Generador de tensin ideal;E = IRc

El generador descrito no tiene existencia real en la prctica, ya que siempre posee lo que, convencionalmente, se ha dado en llamarresistencia interna, que aunque no es realmente unaresistencia, en la mayora de los casos se comporta como tal.En la(Figura 2)se puede ver el mismo circuito anterior, pero donde la resistencia interna del generador viene representada por una resistenciaRi, en serie con el generador, con lo que la ecuacin anterior se transforma en:E = I(Rc+Ri)As, un generador real puede considerarse en muchos casos como un generador ideal de tensin con una resistencia interna en serie, o bien como un generador ideal de intensidad en paralelo con una resistencia.

Figura 2:E = I(Rc+Ri)

Fuerza electromotriz de un generadorUna caracterstica de cada generador es sufuerza electromotriz(F.E.M.), simbolizada por la letra griega epsilon (), y definida como eltrabajoque el generador realiza para pasar la unidad decargapositiva delpolo negativoalpositivopor el interior del generador.La F.E.M. () se mide envoltiosy en el caso del circuito de laFigura 2, sera igual a la tensinE, mientras que ladiferencia de potencialentre los puntosayb,Va-b, es dependiente de la cargaRc.La F.E.M. () y la diferencia de potencial coinciden en valor en ausencia de carga, ya que en este caso, al serI = 0no hay cada de tensin enRiy por tantoVa-b= E.

Motor Elctrico:Elmotor elctricoes un dispositivo que transforma la energa elctrica en energa mecnica por medio de la accin de los campos magnticos generados en sus bobinas. Son mquinas elctricas rotatorias compuestas por un esttor y un rotor.Algunos de los motores elctricos son reversibles, ya que pueden transformar energa mecnica en energa elctrica funcionando comogeneradoreso dinamo. Los motores elctricos de traccin usados en locomotoras o en automviles hbridos realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa adecuadamente o confrenos regenerativos.Son utilizados en infinidad de sectores; instalaciones industriales, comerciales, particulares; como ventiladores, telfonos, bombas, mquinas herramientas, aparatos electrodomsticos, herramientas elctricas yunidades de disco. Los motores elctricos pueden ser impulsados por fuentes decorriente continua(DC), tal comobaterasdeautomvilesy por fuentes decorriente alterna(AC) bien sea directamente de la red elctrica bifasica o trifasica.

Los motores elctricos son dispositivos que transforman energa elctrica en energa mecnica. El medio de esta transformacin de energa en los motores elctricos es el campo magntico. Existen diferentes tipos de motores elctricos y cada tipo tiene distintos componentes cuya estructura determina la interaccin de los flujos elctricos y magnticos que originan la fuerza o par de torsin del motor.El principio fundamental que describe cmo es que se origina una fuerza por la interaccin de en una carga elctrica puntualqen campos elctricos y magnticos es laLey de Lorentz:

Dnde:q-carga elctrica puntual-Campo elctrico-velocidad de la partcula-densidad de campo magnticoEn el caso de un campo puramente elctrico la expresin de la ecuacin se reduce a:

La fuerza en este caso est determinada solamente por la cargaqy por el campo elctrico. Es la fuerza de Coulomb que acta a lo largo del conductor originando el flujo elctrico, por ejemplo en las bobinas del esttor de las mquinas de induccin o en el rotor de los motores de corriente continua.En el caso de un campo puramente magntico:

La fuerza esta determinada por la carga, la densidad del campo magnticoy la velocidad de la carga. Esta fuerza es perpendicular al campo magntico y a la direccin de la velocidad de la carga. Normalmente hay muchsimas cargas en movimiento por lo que conviene reescribir la expresin en trminos de densidad de cargay se obtiene entonces densidad de fuerza(fuerza por unidad de volumen):

Al productose le conoce como densidad de corriente(amperes por metro cuadrado):

Entonces la expresin resultante describe la fuerza producida por la interaccin de corriente con campo magntico:

Este es un principio bsico que explica cmo se origina las fuerzas en sistemas electromecnicos como los motores elctricos. Sin embargo, la completa descripcin para cada tipo de motor elctrico depende de sus componentes y su construccin.