Paradoja de Faraday

La paradoja de Faraday  es un experimento descrito por primera vez por Michael Faraday que, a primera vista, contradice su ley de inducción.

La configuración experimental consta de un imán permanente cilíndrico y un disco conductor adyacente, ambos posicionados para girar alrededor de un eje. El eje de simetría del imán y el disco coincide con el eje de rotación, y el imán está polarizado en dirección axial (es decir, los polos están en el eje). La tensión eléctrica se mide en el disco entre el eje y su borde; para ello se colocan contactos deslizantes en su cara exterior y cerca del eje.

Si el disco gira y el imán está en reposo, se aplica tensión a los terminales. Esto puede ser descrito por la fuerza de Lorentz o por la regla de flujo (inducción unipolar). El voltaje terminal también ocurre cuando el disco y el imán están conectados mecánicamente y se mueven juntos. Por otro lado, si solo se mueve el imán y el disco está en reposo, entonces no se genera voltaje en las terminales. Esto desconcertó a Faraday porque supuso que todo lo que importaba para que se produjera el voltaje era que el disco se moviera en relación con el imán.

Sin embargo, en realidad, el campo magnético de un imán permanente es (en gran medida) independiente de su rotación. Por lo tanto, no importa si gira o no. Por otro lado, (para un observador en reposo) la fuerza de Lorentz actúa sobre los electrones en el disco tan pronto como se mueven en el campo magnético. Por lo tanto, el voltaje se mide entre los contactos deslizantes fijos precisamente cuando el disco está girando.

Si miramos el experimento no desde el punto de vista de un observador en reposo, sino como un observador que se mueve junto con el disco (girando alrededor de un eje), siempre mediremos el voltaje igual a cero entre el centro y el borde de el disco; el campo magnético es independiente de cualquier rotación del imán. Por otro lado, en un circuito entre (para un observador dado) contactos deslizantes giratorios, se medirá el voltaje inductivo, ya que este circuito es un conductor que gira en un campo magnético.

Este efecto, que no es fácil de entender, ha dado lugar una y otra vez a malentendidos y, por ejemplo, a varios intentos de construir una especie de máquina de movimiento perpetuo basada en la inducción unipolar, la llamada N-máquina.

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