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Efecto eléctrico del campo magnético

A partir de los descubrimientos de Oersted, algunos científicos de su época se plantearon si el efecto contrario podría ocurrir, es decir, si un campo magnético sería o no capaz de generar una corriente eléctrica, algo que tendría unas interesantes consecuencias prácticas.

La Ley de Inducción electromagnética de Faraday, conocida simplemente como Ley de Faraday, fue formulada por el científico británico Michael Faraday en 1831. Esta ley cuantifica la relación entre un campo magnético cambiante en el tiempo y el campo eléctrico creado por estos cambios.

Michael Faraday se entusiasmó enormemente cuando el físico danés Oersted demostró empíricamente la relación entre la electricidad y el magnetismo en 1820, constatando que un hilo conductor de corriente podía mover una aguja imantada de una brújula.

Faraday diseñó múltiples experimentos. Por ejemplo, enrolló dos solenoides de alambre alrededor de un aro de hierro y vio que cuando, por medio de un interruptor, hacía pasar corriente por uno de los solenoides, una corriente era inducida en el otro. Faraday atribuyó la aparición de corriente a los cambios del flujo magnético en el tiempo.

En consecuencia, Faraday fue el primero en demostrar la relación entre campos magnéticos y campos eléctricos, como se desprende de los dos experimentos descriptos. De hecho, la ecuación de la Ley de Faraday se convirtió en parte de los enunciados de las leyes de Maxwell.

Ley de  de Faraday

El enunciado de dicha ley sostiene:

“La tensión inducida en un circuito cerrado es directamente proporcional a la razón de cambio en el tiempo del flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito mismo como borde”.

El experimento

  1. Faraday situó un imán en las proximidades de un circuito cerrado formado por una bobina  y un galvanómetro.
  2. Con el imán y la bobina en reposo, la aguja del galvanómetro no se mueve, no se detecta paso de corriente.
  3. Después acercó el imán a la bobina para introducirlo dentro. La aguja del galvanómetro se desvió, indicando el paso de corriente con lo cual se ve que aparece corriente al ir introduciendo el imán en la bobina.
  4. Faraday observó que si el movimiento es más rápido, la desviación de la aguja es aún mayor, y si cesa el movimiento del imán, el galvanómetro vuelve a marcar cero.
  5. Luego Faraday observó que cuando el imán está en reposo, dentro o fuera de la bobina, no hay corriente y la aguja del galvanómetro permanece centrada.
  6. Cuando se aleja el imán, la aguja del galvanómetro vuelve a detectar el paso de corriente, pero ahora en sentido contrario. Cuando el imán se aleja de la bobina, produce en el circuito una corriente de sentido contrario. Si el imán se acerca por el polo sur, el efecto es el mismo que el observado en la experiencia anterior.
    Esto nos indica que cuando el imán se acerca con la polaridad cambiada, se invierte el sentido de la corriente .

A partir de sus experiencias, Faraday formuló las siguientes leyes:

1. Aparece corriente eléctrica en un circuito siempre que se produzca una variación en el campo magnético que atraviesa la superficie «definida>> por el circuito. 
2. La intensidad de la corriente generada depende de la rapidez con que varía el campo magnético.



Experimentos de la Ley de Faraday Experimentos de la Ley de Faraday
Los experimentos de Ørsted en 1820 pusieron de manifiesto que una corriente eléctrica produce un campo magnético, del mismo tipo que el causado por los imanes. El principio de reciprocidad, común a muchas áreas de la física, sugería que un campo magnético causa una corriente eléctrica. Sin embargo, durante 12 años los experimentos dieron resultados negativos. La simple presencia de un campo magnético no produce corriente alguna.
En 1831 Michael Faraday realizó importantes descubrimientos que probaban que efectivamente un campo magnético puede producir una corriente eléctrica, pero siempre que algo estuviera variando en el tiempo. Así descubrió:
  • Si se mueve un imán en las proximidades de una espira, aparece una corriente en ésta, circulando la corriente en un sentido cuando el imán se acerca y en el opuesto cuando se aleja.
  • El mismo resultado se obtiene si se deja el imán quieto y lo que se mueve es la espira.



Aparatos utilizado por la Ley de Faraday Aparatos utilizado por la Ley de Faraday
En lugar de un imán pueden usarse dos bobinas y se obtiene el mismo resultado. De nuevo, es indiferente cuál de las dos se mueva con tal de que haya un movimiento relativo. También Faraday observo que no es imprescindible que haya movimiento, para ello mostró que si arrollan dos bobinas alrededor de un núcleo de hierro, si por una de ellas (el “primario”) circula una corriente continua, en la otra (el “secundario”) no hay corriente alguna. Sin embargo, justo tras el cierre del interruptor, cuando la corriente del primario cambia en el tiempo, se induce una corriente en el secundario. Asimismo, tras la apertura del interruptor también aparece una corriente en el secundario, pero de sentido contrario a la anterior.