Ley de Oersted y Faraday

LEY DE OERSTED Hans Crhistian Oersted, químico y físico danés quien, en 1820, descubrió la estrecha conexión que existe entre la electricidad y el magnetismo. Doctorado en química en el año 1799, y con varios estudios de especialización en diferentes países europeos, en 1804, fue nombrado profesor de física enla Universidad de Copenhague. No obstante haber realizado sus estudios medulares en química, sin embargo, sus trabajos principales de investigación estuvieron centrados en el electromagnetismo. En 1929, fue nombrado director de la Escuela Politécnica de Copenhague y elegido por la Academiade Ciencias de Dinamarca como secretario vitalicio. En el año 1842, fue distinguido como miembro extranjero de la Academiade Ciencias de Francia. Oersted descubrió la relación que existe entre la electricidad y el magnetismo al percatarse del movimiento desviatorio que experimentaba la aguja de una brújula mientras hacia una demostración a sus alumnos en su cátedra de física de la Universidad de Copenhague en Dinamarca. El hallazgo fue posible debido a que Oersted adjuntó una pila eléctrica a un cable conductor que se encontraba cerca de la brújula y, en ese instante, pudo observar que la aguja de ésta se movía en dirección hacia donde se encontraba el cable. Esta reacción comprobó la relación que existe entre la electricidad y el magnetismo. A priori, es posible considerar que el descubrimiento de Oersted fue algo fortuito, puede ser, pero se debe tomar en cuenta que la historia de este científico danés indica que nos estamos refiriendo a una persona con una manifiesta voluntad para el estudio y la investigación. Oersted había estudiado filosofía de lo natural con Schelling y por sí mismo, adoptando una profunda convicción de que la visión de la naturaleza es sistemática y unificada (pensaba que la práctica de hacer ciencia es como una religión). Esa concepción filosófica sobre la praxis científica fue lo que motivó a este ilustre hombre de ciencias a investigar una conexión entre la electricidad y el magnetismo. No fue una mera casualidad la presencia cercana de una brújula afectada ya por un campo magnético mientras manipulaba una pila y un cable eléctrico. Ahora bien, al ser afectada la brújula por la presencia cercana de un cable con electricidad, quedó en evidencia la conexión que existe entre electricidad y magnetismo. Pero además, la experimentación de Oersted tuvo también la particularidad de demostrar las conexiones subyacentes que existen en fenómenos físicos bastante diferentes uno de otros, como son la electricidad y el magnetismo. Ello fue lo que emplazó a los científicos a buscar hechos que se dan como que la convertibilidad universal no es igual a la conservación, pero ambos se encuentran estrechamente relacionados. Así, una conexión o conversión entre fenómenos diferentes, especialmente como lo son la electricidad y el magnetismo, vienen a ser los pasos hacia el concepto unificado de energía. Hans Oersted también alcanzó reconocimiento en trabajos que realizó en función de la ciencia con la cual se formó como científico. Desarrolló el concentrado de los extractos de pimienta (piperine), y también fue el primero en lograr la aislación del aluminio como un metal puro.

Faraday descubrió experimentalmente que, cuando un flujo magnético que abraza un circuito cerrado es alterado, sobre el circuito se induce una tensión cuyo valor es proporcional a la variación temporal de dicho flujo. Este efecto puede ser producido a través de un flujo magnético: • variable en el tiempo: principio de funcionamiento de los transformadores • o por el cambio de posición en el tiempo del circuito cerrado, abrazado por un campo magnético estable, principio de funcionamiento de generadores eléctricos. El flujo magnético que atraviesa el circuito está definido por:

Donde la superficie de integración tiene como contorno el perímetro del circuito cerrado. Circuito cerrado y flujo que lo atraviesa:

Si este flujo cambia con el tiempo, la Ley experimental de Faraday establece que:

La corriente establecida en el circuito cerrado difiere de la predicha por la Ley de Ohm, en una parte que puede atribuirse a una fuerza electromotriz adicional, cuyo valor es igual a la variación temporal del flujo magnético, cambiada de signo.

•La Ley de Faraday NO es consecuencia de la conservación de la energía aplicada al balance de energía de campos magnéticos. •La ecuación no es derivable de ninguna ley o relación planteada anteriormente •Está formulada en términos de Flujo Total que atraviesa un dado circuito, este flujo puede cambiar:

LEY experimental que se mantiene para todos los casos, incluyendo los casos de corrientes en medios en movimiento

La experiencia de Oersted demostró que la corriente eléctrica continua que circula por un conductor produce un campo magnético alrededor del mismo. Por lo tanto, Faraday, pensó que un campo magnético podía producir una corriente eléctrica para lo cual diseñó varios experimentos.

Experimento de Christian Oersted: Un conductor, por el que se hace circular la corriente y bajo el cual se sitúa una brújula, tal y como muestra la figura.

Los fenómenos eléctricos y magnéticos fueron considerados como independientes hasta 1820, cuando su relación fue descubierta por casualidad.

Oersted estaba preparando su clase de física en la Universidad de Copenhague, una tarde del mes de abril, cuando al mover una brújula cerca de un cable que conducía corriente eléctrica notó que la aguja se deflactaba hasta quedar en una posición perpendicular a la dirección del cable. Más tarde repitió el experimento una gran cantidad de veces, confirmando el fenómeno. Por primera vez se había hallado una conexión entre la electricidad y el magnetismo, en un accidente que puede considerarse como el nacimiento del electromagnetismo.

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Experimento de Faraday: Michael Faraday se empezó a interesar en los fenómenos eléctricos y repitió en su laboratorio los experimentos tanto de Oersted como de Ampere. Una vez que entendió cabalmente el fondo físico de estos fenómenos, se planteó la siguiente cuestión: de acuerdo con los descubrimientos de Oersted y Ampere se puede obtener magnetismo de la electricidad, ¿será posible que se obtenga electricidad del magnetismo? De inmediato inició una serie de experimentos para dar respuesta a esta pregunta.

INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA A las corrientes eléctricas producidas mediante campos magnéticos Michael Faraday las

llamó corrientes inducidas. Desde entonces al fenómeno consistente en generar campos eléctricos a partir de campos magnéticos variables se denomina inducción electromagnética.

La inducción electromagnética constituye una pieza destacada en ese sistema de relaciones mutuas entre electricidad y magnetismo que se conoce con el nombre de electromagnetismo. Pero, además, se han desarrollado un sin número de aplicaciones prácticas de este fenómeno físico. El transformador que se emplea para conectar una calculadora a la red, la dinamo de una bicicleta o el alternador de una gran central hidroeléctrica son sólo algunos ejemplos que muestran la deuda que la sociedad actual tiene contraída con ese modesto encuadernador convertido, más tarde, en físico experimental que fue Faraday.

En poco tiempo, Faraday descubre la inducción de corrientes entre bobinas sin núcleo y la inducción de corrientes por un imán en las bobinas (las bobinas utilizadas eran de hilo de cobre forrado de seda). Se comprobó a partir de estos experimentos, que para inducir corrientes de electricidad dinámica en un circuito, es imprescindible que el circuito que ha de ser inducido corte las líneas de fuerza del campo magnético inductor. Esta interacción en las líneas de fuerza se consigue de varias maneras, por movimiento del inductor o del inducido y también por variaciones, del flujo de corriente que sustenta el campo magnético. Aquí vemos un sencillo aparato que nos demuestra la inducción por el movimiento de un imán en el interior de una bobina.

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Conclusión: Oersted descubrió lo que llamaríamos “el nacimiento de electromagnetismo” que es la conexión de la electricidad y el magnetismo. El experimento era muy claro, la brújula estaba magnetizada y al acercarla a un campo eléctrico la aguja de ésta giraba perpendicularmente, en otras palabras, alteraba el movimiento y daba comienzo al electromagnetismo. El experimento de Faraday explica como en el campo magnético al acercarlo a un conductor como el cobre que dentro de él permite que se emita un movimiento en la estructura de la materia que se llama “electrones” y así se forma la fuerza eléctrica a través del magnetismo.