Septiembre 98-99, Opción A

1. Enuncia y explica las leyes de Faraday y Lenz sobre inducción electromagnética.

2. Imagina una espira conductora circular de radio R = 5 cm situada en una región donde existe un campo magnético uniforme perpendicular al plano de la espira y, en la figura 1, dirigido hacia adentro. La intensidad del campo magnético varía con el tiempo tal y como se indica en la figura 2. Calcula la f.e.m. inducida en la espira, e indica razonadamente en qué sentido circulará corriente por ella.

1. Faraday había observado que al mover un imán en el interior de una bobina conectada a un galvanómetro, éste indicaba paso de corriente, a pesar de que la bobina no estaba conectada a ningún generador. Lo mismo ocurría si era la bobina la que se movía con respecto al imán. Este fenómeno, que denominamos inducción electromagnética (inducir una corriente eléctrica mediante un campo magnético variable), fue interpretado en función de sus líneas de campo y expresado mediante la siguiente ley:

"La fuerza electromotriz ε inducida en un circuito es igual a la variación por unidad de tiempo del flujo magnético Φ que lo atraviesa":

El significado del signo menos, viene dado por la ley de Lenz:

"El sentido de la corriente inducida es tal que el campo creado por dicha corriente tiende a oponerse a la variación del flujo magnético que la ha originado"

Esto es un ejemplo más de la tendencia de los sistemas a mantener su estado de equilibrio original mediante fenómenos de acción-reacción, que en definitiva no es más que una consecuencia del principio de conservación de la energía.

Así, si alejamos de una cara de la bobina el polo norte de un imán, con la consiguiente disminución del flujo magnético, la corriente inducida tenderá a generar un campo magnético que, entrando por esa cara, compense la citada disminución; aparecerá pues una cara sur en esa parte de la bobina que atraerá al polo norte que se aleja.

2. Obtenemos de la gráfica cómo varía B en función de t:

B(t) = 2· t

Calculemos primeramente la expresión del flujo magnético a través de la espira

Luego, según la ley de Faraday Lenz,:

El significado del signo menos es de oposición a la variación del flujo, es decir, al aumento del flujo producido por el aumento de B, por lo que la corriente inducida debe originar un campo magnético saliendo hacia nosotros, por tanto el sentido de dicha corriente será antihorario (regla de la mano derecha.)