Experimentos de Faraday y Henry

Durante mucho tiempo, se pensó que la electricidad y el magnetismo eran fenómenos separados y no relacionados. Los experimentos con corriente eléctrica realizados por Oersted, Ampere y algunos otros en las primeras décadas del siglo XIX establecieron el hecho de que la electricidad y el magnetismo están interrelacionados. Descubrieron que las cargas eléctricas en movimiento generan campos magnéticos. Una corriente eléctrica, por ejemplo, desvía la aguja de una brújula magnética en su proximidad. Surge la pregunta, ¿será posible o no el efecto contrario? ¿Pueden los imanes en movimiento generar corrientes eléctricas? ¿La naturaleza permite tal relación entre la electricidad y el magnetismo? ¡La respuesta es un sí rotundo! 

El fenómeno de la inducción electromagnética es de utilidad práctica no solo por interés teórico o académico. Considere un mundo sin electricidad: sin luces eléctricas, sin trenes, sin teléfonos y sin computadoras personales. Los experimentos de Faraday y Henry ayudaron al desarrollo de los generadores y transformadores modernos.

Experimentos de Faraday y Henry

Faraday y Henry llevaron a cabo una larga serie de experimentos que condujeron al descubrimiento y comprensión de la inducción electromagnética. Ahora repasaremos algunos de estos experimentos.

Experimento 1

Una bobina C está conectada a un galvanómetro G en el siguiente diagrama. Cuando el polo norte de una barra magnética se empuja hacia la bobina, el puntero del galvanómetro se desvía, lo que indica la presencia de corriente eléctrica en la bobina. La desviación es permanente mientras la barra magnética se esté moviendo. Cuando el imán que se mantiene estacionario no se mueve, entonces no hay desviación en el galvanómetro. El galvanómetro se desvía en la dirección opuesta cuando el imán se aleja de la bobina, lo que muestra que la corriente se ha alterado.

Además, cuando el polo sur de la barra magnética se acerca o se aleja de la bobina, las desviaciones en el galvanómetro son el polo opuesto de las que se observan con el polo norte para movimientos similares. Además, cuando el imán se empuja hacia o se aleja de la bobina con mayor rapidez, se descubre que la desviación (y, por lo tanto, la corriente) es mayor. En cambio, cuando la barra magnética se mantiene estacionaria y la bobina C se acerca o se aleja del imán, se observan los mismos efectos. Demuestra que el movimiento relativo del imán y la bobina es responsable de la generación (inducción) de corriente eléctrica en la bobina.

Experimento – 2

El imán de barra en la figura siguiente se reemplaza por una segunda bobina C ₂ que está conectada con una batería. La corriente constante en la bobina C ₂ genera un campo magnético constante. El galvanómetro se desvía cuando la bobina C ₂ se mueve hacia la bobina C ₁ . Esto indica que en la bobina C ₁ se está induciendo una corriente eléctrica. El galvanómetro se desvía nuevamente cuando C ₂ se ha alejado pero en la dirección opuesta. La desviación durará mientras la bobina C ₂ se esté moviendo. Los mismos efectos se observan cuando la bobina C ₂ se mantiene fija y la bobina C ₁ se mueve. Nuevamente, es el movimiento relativo de las bobinas lo que hace que fluya la corriente eléctrica.

Experimento – 3

Los dos experimentos anteriores involucraron movimiento relativo entre un imán y una bobina, así como entre dos bobinas. Faraday demostró en otro experimento que el movimiento relativo no es un requisito absoluto. La figura muestra dos bobinas, C ₁ y C ₂ , que se mantienen estacionarias. La bobina C ₁ está conectada al G es galvanómetro y la bobina C ₂ está conectada a la batería junto con una llave de toque K.

Cuando se presiona la tecla de toque K, el galvanómetro exhibe una desviación momentánea. La aguja del galvanómetro vuelve inmediatamente a cero. No hay desviación en el galvanómetro si la tecla se mantiene presionada continuamente. Al soltar la tecla se observa un breve desvío, pero esta vez en sentido contrario. Cuando se inserta una barra de hierro en las bobinas a lo largo de su eje, la desviación aumenta drásticamente.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Qué haría para obtener una gran desviación del galvanómetro?

Responder:

Se pueden tomar uno o más de los siguientes pasos para obtener una gran deflexión:

1. Inserte una varilla de hierro dulce en la bobina C ₂ ,
2. Podemos conectar una batería potente en bobina, y
3. Moviendo más rápido la disposición hacia la bobina de prueba C ₁ .

Pregunta 2: En ausencia de un galvanómetro, ¿cómo demostraría la presencia de una corriente inducida?

Responder:

Reemplace el galvanómetro con una bombilla pequeña y el movimiento relativo de las dos bobinas hará que la bombilla brille, lo que indica la presencia de una corriente inducida.

Pregunta 3: En el experimento 3, ¿qué sucede cuando se presiona la tecla de tapping? 

Responder:

El galvanómetro exhibe una desviación momentánea e inmediatamente vuelve a cero.

Pregunta 4: ¿Qué sucede cuando un imán se acerca rápidamente a una bobina?

Responder:

La corriente inducida en la bobina será mayor porque el número de campos magnéticos que pasan a través de la bobina cambiará más rápidamente, dando como resultado una corriente inducida mayor.

Pregunta 5: ¿Qué sucede si una bobina y un imán se mueven en la misma dirección ya la misma velocidad?

Responder:

Cuando la bobina y un imán se mueven en la misma dirección ya la misma velocidad, el campo magnético a través de la bobina no cambia y, por lo tanto, no se induce corriente eléctrica en la bobina.