La llei d'inducció electromagnètica de Faraday indica que la tensió induïda en un circuit tancat és directament proporcional a la velocitat amb què varia el flux magnètic que travessa una superfície qualsevol amb el circuit com vora.
La llei porta el nom del físic i químic que la va desenvolupar, Michael Faraday.
En el seu desenvolupament, Michael Faraday es va basar en el principi de conservació de l'energia. La hipòtesi de Faraday era que si el flux un corrent elèctric podria generar un camp magnètic, també seria possible que el camp magnètic pogués produir un corrent elèctric.
Fórmula de la llei d'inducció de Faraday
La següent fórmula defineix la relació entre la variació del flux magnètic que travessa una superfície S, que està tancada pel contorn C i el camp elèctric al llarg d'ell mateix contorn:
on
-
I representa el camp elèctric.
-
B és la densitat de flux magnètic.
-
dl es un elemento infinitesimal del contorno C.
-
dA es el elemento diferencial de la superficie S.
Amb la regla de la mà dreta podem saber les adreces dels contorns C i de dA.
En el cas d'una bobina inductora amb N voltes de fil elèctric fa N voltes tenim la fórmula:
on
-
ε és la força electromotriu (fem) induïda
-
dΦ / dt és la taxa de canvi al llarg del temps del flux magnètic Φ.
El signe negatiu de la fórmula i la direcció de la força electromotriu van ser introduïts per la llei de Lenz.
La llei d'inducció de Faraday va ser l'última llei en afegir-se a les equacions de Maxwell
Exemples d'aplicacions de la llei de Faraday en la vida diària
A continuació enumerem alguns exemples de l'aplicació de la llei de Faraday.
Generador elèctric
Els generadors elèctrics converteixen una energia cinètica rotacional en electricitat fent girar un imant anomenat rotor. El rotor gira al voltant d'unes bobines fixes generant un camp magnètic canviant que indueix un corrent elèctric.
Depenent de la configuració, el generador de corrent pot ser de corrent continu, altern o trifàsica.
Motor elèctric
El motor elèctric funciona de la manera inversa que el generador. En un motor elèctric s'aplica un corrent a un electroimant que genera un camp magnètic. Aquest camp interactua amb l'imam del rotor fent-lo girar.
Fre magnètic
Un fre magnètic funciona connectant un electroimant a un disc metàl·lic.
Per activar el fre, fem circular un corrent per l'electroimant i l'activem. El corrent elèctric genera un camp magnètic sobre el disc. El camp magnètic indueix les trucades corrents de Foucault per la llei de Faraday.
Els corrents de Foucault es veuen afectades per l'efecte Joule i alliberen calor, que és energia que prové de l'energia cinètica del disc. Al reduir l'energia cinètica, el disc redueix la seva velocitat.
Cuines d'inducció
Una cuina d'inducció també funciona per la llei de Joule generant corrents de Foucault. Se situa un imant en espiral sota de la placa vitroceràmica. Al col·locar un recipient metàl·lic sobre la placa s'activa l'imant induint els corrents de Foucault i, per tant, calor.
