Llei d'inducció de Faraday
Quan el camp magnètic que passa per una malla de fil canvia, crea una tensió en aquella malla — fins i tot sense cap bateria connectada. Canvia el camp més de pressa, i obtens una tensió més gran: així és exactament com els generadors converteixen moviment en electricitat.
La fórmula
ε = −ΔΦ / Δt
- ε — EMF induït (V): la tensió creada a la malla
- Φ — flux magnètic (Wb): la quantitat de camp magnètic que passa per la malla
- t — temps (s): quant de temps pren el canvi de flux
Exemple resolt
El flux magnètic per una malla baixa 6 webers en 3 segons. Quina tensió indueix això?
- ΔΦ = 6 Wb
- Δt = 3 s
- ε = −ΔΦ / Δt
- ε = −(6 Wb) / (3 s)
ε = −2 V
Posa't a prova
El flux encara canvia 6 webers, però ara passa en només 2 segons en lloc de 3. Quina és ara la mida de la tensió induïda?
- 2 V
- Resposta correcta: 3 V
- 12 V
Bé! Un canvi més ràpid significa més tensió: 6 Wb ÷ 2 s = 3 V.
Segons la llei de Lenz, el corrent induït per un flux canviant crearà el seu propi camp magnètic que…
- Resposta correcta: s'oposa al canvi de flux
- coincideix amb el canvi de flux
- no té cap efecte sobre el flux
Exacte: el corrent induït sempre lluita contra el canvi que l'ha creat, i per això la fórmula té un signe menys.
On ho veus
Cada central elèctrica de la Terra és aquesta llei a escala industrial: imants giratoris escombrant flux canviant per bobines, i en surt la tensió que arriba al teu endoll. Una dinamo de bicicleta és l'edició de butxaca: la teva pedalada gira un imant, i el far s'encén sense cap bateria al circuit.
Errors freqüents
El punt essencial és el canvi: un camp magnètic enorme i perfectament estable per una malla no indueix res — només un flux canviant produeix una tensió, ε = −ΔΦ / Δt. Després és un ritme, no una quantitat: el mateix canvi de 6 Wb fet en 2 s en lloc de 3 s puja la tensió de 2 V a 3 V. I el signe menys és la llei de Lenz: el corrent induït sempre s'oposa al canvi que l'ha creat, refusant un dinar gratis.
Com s'connecta
Això completa la parella que va començar la força de Lorentz: els camps empenyen càrregues, i ara els camps canviants creen les tensions que posen les càrregues en moviment — sense bateria. L'empenta oposada de Lenz és la conservació de l'energia parlant, i la ressonància de corrent altern, tot seguit, és el que passa quan aquesta tensió induïda es troba un condensador en un circuit excitat anant i venint.