miércoles, 1 de marzo de 2017

FARADAY EN MI ENCHUFE

Suponiendo que nuestro electrodoméstico y el enchufe se encuentran en perfecto estado, lo hemos observado en más de una ocasión. Sacamos el enchufe y salta una pequeña chispa. Este es un ejemplo cotidiano de electromagnetismo pero antes de explicarlo, hagamos un poco de historia.

Hans Christian Oersted.
Imagen: thefamouspeople.com
La relación entre electricidad y magnetismo empezó cuando en 1820 el físico danés Hans Christian Oersted (1777-1851)  situó una aguja magnética directamente debajo de un largo hilo conductor eléctrico dispuesto horizontalmente. El hilo tenía una orientación según la línea norte-sur magnética, de modo que la aguja magnética se alineaba paralelamente a él. Al conectarlo  a los terminales de una batería, la aguja imantada se desviaba en la dirección este-oeste, quedando perpendicular al hilo. Es decir, Oersted había puesto de manifiesto que una corriente eléctrica era capaz de producir un campo magnético como demostraba la desviación de la aguja de la brújula.

Michael Faraday.
Imagen: faradayclubaward.ord
Sin embargo, sería necesaria más de una década de investigación para poder observar y explicar lo contrario: un campo magnético es capaz de inducir una corriente eléctrica en un conductor. A principios de la década de 1830, Michael Faraday (1791-1867) en Inglaterra y Joseph Henry (1797-1878) en Norteamérica descubrieron independientemente esta relación (1). Ambos investigadores observaron que la variación temporal del flujo magnético debida a un campo magnético variable que atraviesa la superficie limitada por una espira conductora estacionaria (en reposo), induce en ésta una corriente. Las fuerzas electromotrices (fems) y las corrientes causada por los flujos magnéticos variables se denominan fems inducidas y corrientes inducidas. En sí mismo, el proceso se denomina inducción magnética. Faraday y Henry también descubrieron que en un campo magnético estático, variando el flujo que atraviesa una superficie encerrada por una espira en movimiento induce una fem en ésta. Una fem producida cuando un conductor se mueve en una región en la que existe campo magnético se denomina fem de movimiento.


Imagen: learning-out.com
A veces, al extraer la clavija del enchufe de un circuito eléctrico observamos la producción de una pequeña chispa. Antes de la desconexión, el cordón eléctrico transporta una corriente, que como sabemos genera un campo magnético alrededor de la misma. Al desconectar, la corriente cesa bruscamente y el campo magnético que la rodea se colapsa. El campo magnético variable produce una fem que tiende a mantener la corriente original que estaba circulando engendrando así una chispa a través del enchufe. Visto desde otro punto de vista, podemos seguir el razonamiento del físico germano Henrich Lenz (1804-1865). En su estudio de los fenómenos electromagnéticos enuncio la ley que lleva su nombre:

"El sentido de las corrientes o fuerza electromotriz inducida es tal que se opone siempre a la causa que la produce, o sea, a la variación del flujo".

Por lo tanto, al desconectar el enchufe se produce una variación del flujo magnético y para evitar esta variación del flujo se genera un campo magnético que la contrarreste. Como resultado de este nuevo campo magnético se produce una corriente eléctrica que es la responsable del chispazo que observamos. Una vez que el campo magnético se ha anulado y, por lo tanto, deja de ser variable, la fem inducida es cero.

Resumiendo: cada vez que vemos saltar es pequeña chispa, estamos observando el principio de conservación de la energía en acción aplicado al campo electromagnético.

Algunos vídeos relacionados con el electromagnetismo:

Un tren electromagnético


Ley de Faraday-Lenz


Motor sencillo: Ley de Faraday


Experiencia de Oersted


(1) Aunque ambos investigadores llegaron a la misma condición y Henry lo observó un año antes que Faraday, la prioridad del descubrimiento se le asigna a Faraday por dos motivos:
- Publicó sus resultados primero.
- Su estudio de la relación es mucho más profundo que el realizado por Henry.
Algo muy parecido ocurrió con Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer en el desarrollo de la Tabla Periódica de los Elementos Químicos.

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