Inducción electromagnética: el motor de la electricidad moderna

El descubrimiento histórico de Michael Faraday de la inducción electromagnética desbloqueó la generación práctica de electricidad. Demostró que se produce un voltaje a través de un conductor cuando este experimenta un flujo magnético variable perpendicular a su longitud.

Una forma intuitiva de crear un campo magnético variable es mover un imán permanente cerca de un hilo o bobina. La regla clave es que el campo magnético debe subir o bajar en intensidad perpendicular al conductor; de lo contrario no se inducirá voltaje.

Ilustración:

Faraday expresó la relación matemáticamente, usando el símbolo de voltaje instantáneo «e» para distinguirlo de un voltaje DC estable:

La notación diferencial «d» indica la tasa de cambio del flujo magnético en el tiempo. La letra «N» cuenta las vueltas de hilo en una bobina, amplificando el voltaje inducido cuando el hilo se enrolla en un bucle.

Este principio sustenta todos los generadores eléctricos: el movimiento mecánico impulsa un campo magnético a través de bobinas para crear voltaje utilizable. También es la base de transformadores, inductores y muchos otros dispositivos eléctricos.

Cuando la corriente de un hilo portador de corriente cambia, su campo magnético autogenerado cambia en consecuencia. Como este campo es perpendicular al hilo, puede inducir un voltaje a lo largo del mismo conductor —fenómeno conocido como autoinducción. Enrollar el hilo en una bobina o rodearlo con un núcleo de alta permeabilidad fortalece este efecto. Los dispositivos que explotan la autoinducción se llaman inductores, y se explorarán en el próximo capítulo.

Conclusiones clave

• Un campo magnético perpendicular y variable en el tiempo induce un voltaje a lo largo de un conductor; la magnitud depende de la tasa de cambio de flujo y el número de vueltas de la bobina.
• Ley de Faraday: e = N(dΦ/dt).
• Una corriente variable en un hilo induce voltaje a lo largo de su longitud por autoinducción, principio base de los inductores.

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