La ley de Faraday o ley de inducción electromagnética, explica cómo un campo magnético variable, puede generar una corriente eléctrica en una bobina cercana.
¿Sabías que puedes encender una luz girando un motor con tus manos? En el siguiente video vamos a ver cómo se puede convertir energía mecánica en energía eléctrica. Además, las leyes del electromagnetismo que están actuando detrás de este pequeño experimento.
00:18 Materiales
Para este experimento de la ley de Faraday vamos a necesitar:
- Un motorreductor.
- 2 trozos de cable o alambre delgado.
- un protoboard.
- algunos Leds.
- Opcionalmente, un multímetro.
00:35 Características del motorreductor.
Un motorreductor une un motor con un sistema que reduce su velocidad. En este caso, la relación es 48 a 1. Eso significa que, por cada 48 vueltas del motor, el eje de salida da solo una. Pero si giramos el eje de salida a mano, el motor gira 48 veces más rápido. Esa velocidad es suficiente para generar electricidad y encender los Leds. De esta manera, el motor se convierte en un generador manual.
01:15 Instrucciones.
- Suelda o amarra los cables a los terminales del motor y, además, fíjalos con cinta para que no se suelten.
- Arma una manivela. Para esto, coloque un tornillo o clavo en una rueda de plástico o madera, y móntala en el eje de salida del motor.
- En el protoboard, ubica la línea roja (positivo) y azul (negativo).
- Inserta los Leds con la pata larga (ánodo) en la línea roja y la corta (cátodo) en la azul.
- Finalmente, conecta los cables del motor a cada línea del protoboard.
- Gira la manivela. Si los Leds no encienden, cambia el sentido de giro.
Inducción electromagnética
02:04 Funcionamiento.
Cuando el motor gira más rápido, los Leds brillan más. Eso ocurre por la ley de Faraday.
Dentro del motor hay imanes permanentes y bobinas de alambre. Para demostrar lo que ocurre dentro del motor, haz lo siguiente: conecta un multímetro a los terminales del motor y ubícalo para medir voltaje de corriente directa en milivoltios. Observa que al mover un imán cerca de las bobinas, se genera una señal eléctrica (unos pocos milivoltios).
Esto es lo que ocurre dentro del motor. Al girar el eje, los imanes se mueven cerca de las bobinas y su campo magnético cambia con el tiempo. En consecuencia, ese cambio genera una corriente eléctrica en los cables: a esto es lo que llamamos una corriente inducida. Solo un campo magnético que cambia en el tiempo puede generar electricidad.
03:02 Inducción electromagnética.
| Ley de inducción electromagnética de Faraday Inducción electromagnética es el fenómeno por el cual un campo magnético variable genera una corriente eléctrica en un conductor (como un cable o bobina). Fue descubierto por Michael Faraday en 1831 y es la base de generadores, transformadores y otros dispositivos eléctricos. |
Enunciado de la ley de Faraday
03:30 Ley de Faraday.
A continuación, conecta un multímetro a los terminales del motor y ubícalo para medir voltaje de corriente directa en 4 o 40 voltios. Observa que, al girar el motor más rápido, aumenta el voltaje obtenido. Por tanto, si el motor gira más rápido, el cambio del campo magnético aumenta y se genera más corriente, haciendo que los leds brillen más.
| En resumen, la ley de Faraday dice que: La fuerza electromotriz (o voltaje) inducida en un circuito es proporcional al cambio del flujo magnético con el tiempo. |
04:15 Fórmula de la ley de Faraday.
Fórmula de la ley de Faraday
- ε: Voltaje inducido (en voltios).
- N: Número de espiras en la bobina, por ejemplo, las vueltas de alambre en la bobina de un motor.
- dΦ: Cambio en el flujo magnético (en webers, Wb).
- dt: Tiempo en que ocurre el cambio (segundos).
- El signo negativo: Representa la Ley de Lenz (según la cual, la corriente se opone al cambio que la produce).
04:41 Aplicaciones.
Aplicaciones de la ley de Faraday
Esta ley se aplica en generadores y otros dispositivos eléctricos. Los generadores, por ejemplo, se utilizan en centrales hidroeléctricas, eólicas, termoeléctricas y nucleares. La diferencia entre estos sistemas está en la fuente de energía que hace girar el generador. Es decir, el agua en las hidroeléctricas, el viento en las eólicas, y el vapor en las termoeléctricas y nucleares. Por otro lado, los dínamos de bicicleta son un ejemplo de generadores a pequeña escala, que funcionan con el movimiento de la rueda.
05:23 Conclusiones.
Hemos visto cómo se puede transformar energía mecánica en energía eléctrica. También, cómo la ley de Faraday explica este fenómeno y cómo es aplica en los generadores.
¡Anímate a realizar tu propio experimento!
Taller de lectura
- ¿Por qué los Leds brillan más cuando se gira más rápido el motor?
- ¿Qué componentes dentro del motor permiten generar electricidad al girar el eje?
- ¿Por qué no se encienden los Leds si el motor está quieto?
- ¿Qué nombre recibe el fenómeno por el cual un campo magnético variable genera corriente en un conductor?
- Escribe el enunciado de la ley de Faraday y, además, copia la fórmula y explicación de sus variables.
- Menciona un ejemplo real donde se aplique la ley de Faraday, además del generador manual del experimento.