La ley de inducción de Faraday explica cómo funcionan los generadores, transformadores y cargadores por inducción: un flujo magnético cambiante a través de una bobina induce un voltaje, y más vueltas o un cambio más rápido significan más voltaje. Esta calculadora computa esa FEM inducida de tres maneras —a partir de un cambio de flujo conocido, de un cambio de campo sobre un área fija, o de un conductor moviéndose físicamente a través de un campo.
Cómo funciona la Calculadora de la Ley de Faraday
La relación central es FEM = -N (dPhi/dt): la FEM inducida es igual al número de vueltas multiplicado por la tasa a la que el flujo magnético cambia a través de cada vuelta, con un signo negativo de la ley de Lenz que indica que la FEM inducida se opone a ese cambio. Cuando conoces el cambio de campo en lugar del cambio de flujo directamente, la calculadora usa Phi = B A cos(theta) con el campo mantenido perpendicular a la espira (cos(theta) = 1), así que dPhi = A dB y FEM = N A |dB| / dt. Para un conductor que se mueve a través de un campo en lugar de estar quieto en uno que cambia, el resultado equivalente es la FEM motriz, FEM = B L v —la misma física subyacente vista desde el marco de referencia del conductor en movimiento. Los tres modos reportan la magnitud de la FEM en voltios.
Entradas y qué significan
Vueltas (N) es el número de espiras de alambre en la bobina; se multiplica directamente en los resultados basados en flujo. Cambio en el flujo (ΔΦ) y cambio en el campo (ΔB) son el cambio total durante el intervalo de tiempo, no una tasa —divide entre Δt tú mismo primero si solo tienes una tasa instantánea. Área de la espira (A) es el área de una sola espira, asumida perpendicular al campo. Para la FEM motriz, la longitud de la varilla (L) y la velocidad (v) asumen que la varilla, el campo y la velocidad son todos mutuamente perpendiculares, que es la configuración estándar de los libros de texto y da la FEM máxima posible para esas magnitudes.
Límites y casos extremos
Un intervalo de tiempo (Δt) de cero carece de sentido físico para una tasa de cambio promedio, así que ambas pestañas basadas en flujo requieren Δt mayor que 0. En la pestaña Campo y Área, la calculadora usa ΔΦ = A·ΔB·cos(θ), donde θ se mide desde la normal de la espira; si el área, el ángulo y el campo cambian todos juntos, calcula directamente el cambio de flujo total en su lugar. La fórmula de FEM motriz incluye sin(θ) para el ángulo entre la velocidad y el campo. Las estadísticas resistivas opcionales usan la ley de Ohm y, para el generador de CA, el voltaje RMS a lo largo de un ciclo; la inductancia, la capacitancia y la saturación del núcleo quedan excluidas.