Según la Ley de Lenz-Faraday, ¿qué sentido debe tener la corriente inducida en una espira estática que es atravesada por un campo magnético cuyo módulo decrece con el tiempo? La corriente debe ser tal que aparezca un campo magnético inducido, también decreciente pero con el MISMO sentido que el campo externo para contrarrestar la variación de su flujo magnético. Si el campo fuera uniforme pero la espira se moviera a lo largo del campo deceleradamente, ocurriría fenomenológicamente lo mismo aunque la variación de flujo magnético se achacaría al movimiento de la superficie atravesada. El origen microscópico de esta corriente inducida está en la fuerza magnética (qv×B) ejercida por el campo externo sobre las cargas móviles, ligadas a la espira conductora. Pero, ¿cómo se explica cuando la espira está inmóvil? El campo magnético variable genera un campo eléctrico no conservativo (electromotriz) que provoca el movimiento de las cargas libres de la espira.
Unidades en electromagnetismo
En electrostática, la propiedad intrínseca de los cuerpos es la carga eléctrica, aunque la unidad fundamental (operacional) del S.I. antes que el culombio (C) es el amperio (A=C/s). Eso quiere decir que el campo eléctrico se debe expresar en V/m antes que en N/C mientras que el campo magnético en teslas (T) antes que N/(A m). Al mismo tiempo, un voltio es V= J/C=N m/C, según la definición de potencial electrostático, pero también se puede escribir como V=T m²/s según la ley de Lenz-Faraday.
La fuerza electromotriz no es una fuerza
La fuerza electromotriz (f.e.m) es la manifestación, en términos de diferencia de potencial eléctrico, de una corriente eléctrica inducida debida a una variación temporal del flujo magnético que atraviesa un circuito cerrado (que no significa superficie cerrada) conforme la ley de Lenz-Faraday. Por tanto, la f.e.m. no es una fuerza como tal, aunque es la causante del transporte de carga de un punto a otro (corriente eléctrica) mediante fuerzas no conservativas. La f.e.m. se define positiva pero, como ocurriera con la d.d.p., puede tener signo negativo si se mide en sentido contrario al movimiento natural de las cargas.
Matemáticamente, la fuerza electromotriz es la circulación del campo eléctrico total (electrostático e inducido) a lo largo del circuito (cerrado). No es el trabajo por unidad de carga que realizan las fuerzas eléctricas de origen no electrostático para transportar las cargas dentro del circuito. En el primer caso, posición y tiempo en el campo eléctrico son independientes entre sí durante el recorrido del contorno de integración (circuito) mientras que en el segundo, el tiempo fluye con el trazado de la trayectoria de las cargas (contorno de integración). Por otro lado, las fuerzas magnéticas que actúan sobre cargas eléctricas en movimiento son ejemplos de esas fuerzas eléctricas no conservativas inducidas pero es conocido que el trabajo de las fuerzas magnéticas es siempre cero (¿fuerza electromotriz cero?)
Carga eléctrica en movimiento y fuerza magnética
Una carga eléctrica en movimiento crea un campo magnético y con él una fuerza magnética, pero ésta sólo actuará sobre otras cargas eléctricas también en movimiento, por reciprocidad. Por ello en la interacción mutua magnética no tiene sentido que una de las cargas esté en reposo. Hay que recordar que basta que la carga esté en movimiento (¿relativo o absoluto?), sea uniforme como acelerado. Por ejemplo, una carga oscilante es el modelo más simple de antena que irradia un campo electromagnético.