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Leyes de Faraday

Leyes de Faraday

La inducción electromagnética es un proceso por el cual una corriente eléctrica puede ser inducida por un cambio en el campo magnético.

Esta inducción electromagnética está relacionada con la Ley de Faraday.

Un campo magnético es un región en el cual carga eléctrica se mueve en respuesta a la fuerza magnética.

En la química, la fuerza de un campo magnético cambia el spin del electrón de un átomo.

En esta guía de estudio, hablaremos sobre de qué trata la Ley de Faraday y por qué es importante. Exploraremos sus características principales y los diferentes tipos de Leyes de Faraday que existen. Por último, aprenderemos la forma de calcular las Leyes de Faraday.

¿Qué es la Ley de Faraday?

La ley de Faraday-Neumann describe, de modo general, el fenómeno de la inducción electromagnética; es decir, la generación de corriente eléctrica por un campo magnético.

La variación del flujo magnético, a través de la superficie de un circuito, provoca una corriente inducida y esto implica la presencia de una fuerza electromotriz (inducida) que la produce.

La fuera electromotriz es energía eléctrica producida por una variación del flujo del campo magnético.

Según la ley de Faraday-Neumann, el valor de la fuerza electromotriz inducida es igual a la relación entre la variación del flujo del campo magnético y el tiempo necesario para que se produzca esta variación:

F.E.M = -ΔΦΔt

Esta relación entre el f.e.m. inducido en la vuelta de una espiral (o espira) y la variación del flujo del vector B concatenado con la espira tiene validez general: en cualquier circuito inmerso en un campo magnético, siempre que el flujo (Φ) del campo magnético B, a través de la superficie delimitada por el circuito, varíe en el tiempo, se genera un f.e.m. igual a ΔФ / Δt. Si la variación del flujo es producida por la misma corriente variable que recorre el circuito, hablamos de f.e.m. autoinducida.

Considerando un circuito con resistencia eléctrica R, la intensidad de la corriente inducida vendrá dada por la siguiente relación:

V = I ·RI = -ΔΦΔtR=-ΔΦt·R

i = -1R

En resumen, la rapidez con la que varía el flujo del campo magnético a través del circuito afecta a la intensidad de la corriente inducida. Esta será tanto más intensa cuanto más rápida sea la variación del flujo. Por lo tanto, para tener corrientes de mayor intensidad será conveniente, por ejemplo, utilizar bobinas en lugar de espiras simples.

Características del principio

Existen diferentes tipos de fuerzas que sufren las cargas cuando se mueven dentro de un campo magnético. Como sabemos, la presencia de corriente que circula por un hilo conductor genera un campo magnético visible a partir de la rotación de una aguja magnética (en el experimento de Oersted); incluso, un campo magnético tiene efectos sobre un hilo portador de corriente, como demuestra el experimento de Faraday con hilos paralelos.

Ahora vemos que también es posible que un campo magnético genere una corriente eléctrica. Sin embargo, en este caso es necesaria una condición particular: el campo magnético debe ser variable, no constante.

Ley de Faraday de la inducción electromagnética

En los casos de producción de corriente inducida, se genera en la espira una fuerza electromotriz inducida equivalente a la fuerza electromotriz de la pila, que deberíamos introducir en la espira para producir, en ausencia del fenómeno de inducción electromagnética, una corriente de intensidad igual a la de la corriente inducida.

¿Qué es la electrólisis?

La electrólisis es un fenómeno en el cual las disoluciones electrolíticas se reducen o se oxidan tras el paso de corriente eléctrica. Esta oxidación y reducción no es espontánea, por lo que requiere el paso de corriente eléctrica a través de los electrodos que están sumergidos en la disolución. Así, los iones presentes son atraídos hacia los electrodos de signo contrario.

Lysis es una palabra de origen griego que significa "aflojar, dividir, separar". Por lo que electrólisis se puede separar por electricidad.

¿Qué es una celda electrolítica?

Una celda electrolítica es una celda que contiene una disolución unida por electrodos a través de los cuales pasa corriente eléctrica; es decir, donde se produce la electrólisis. En el cátodo, el electrodo negativo atrae los iones positivos que aceptan electrones; mientras que en el ánodo, el electrodo positivo atrae los iones negativos que ceden electrones. Ambas sustancias se transforman en compuestos neutros que se depositan en el electrodo respectivo.

El número de electrones que se cede y aceptan depende de la estequiometría. Es posible determinar la masa de los depósitos que se forman a partir de la carga eléctrica que pasa por los electrodos, y el tipo de ion considerado.

Repasa las reacciones de reducción y oxidación para tener claro por qué un átomo acepta o cede electrones.

Las leyes de Faraday y sus fórmulas

Entonces, ¿cómo se relaciona todo esto con las Leyes de Faraday?

La primera ley de Faraday establece que la cantidad de materia que se produce en el proceso de electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de corriente que ha pasado por la célula electrolítica.

Para calcular la cantidad de corriente, utilizamos la siguiente ecuación: Q = I·t

La intensidad (I) es el corriente medido en A, y el t es el tiempo en segundos. Por lo que el Q es la cantidad de corriente en culombios (C) .

La segunda ley de Faraday establece que para una misma cantidad de electricidad que pasa por pilas conectadas en serie, la masa depositada en los electrodos es proporcional.

Al calcular la cantidad de electricidad que pasan por las pilas, podemos calcular la masa que se deposita, según la ecuación a continuación: m =Mf·I·tn·F=Mf·Qn·F

donde F = 96500 C.

La masa es indirectamente proporcional al número de electrones, por lo que siempre hay que tener en cuenta la estequiometría. Para repasar coeficientes estequiométricos, dirígete a Estequiometría y a Ecuaciones balanceadas.

Vamos a ver un ejemplo

Una disolución 0,5 mol de KI en una celda electrolítica reacciona durante 5 segundos con un corriente de 2A. ¿Cuánta cantidad de I2 (g) obtiene?

Para empezar, hay que escribir la reacción:

2 KI (ac) 2 K (s) + I2(g)

La semiecuación de reducción es:

K++ e-K

La semiecuación de oxidación es:

2 I-I2 + 2e-

Hay 2 moles de electrones en la reacción redox, n = 2

Mf I2= 253,8

Entonces, sustituimos en la reacción y obtenemos:

m =253,8·2·52·965000=0,013g

Aplicaciones de las leyes de Faraday en la química

Las leyes de Faraday son esenciales en la electrolisis y cobran gran importancia en la industria química porque permite extraer metales puros, mediante la refinación electrolítica, y permite el electroformado o electrodeposición, que consiste en el recubrimiento de metales con otros metales para evitar la corrosión.

Además, en la vida cotidiana, se aplican las leyes de Faraday en prácticamente toda la tecnología eléctrica, ya que la inducción electromagnética permite la transmisión de carga eléctrica. Unos ejemplos son el transformador, el motor eléctrico o, incluso, la vitrocerámica de inducción.

Leyes de Faraday - Puntos clave

  • Inducción electromagnética: producción en un circuito de una fuerza electromotriz inducida, debido a la variación con respecto al tiempo del flujo del vector de inducción magnética concatenado con el circuito.
  • La primera ley de Faraday establece que la cantidad de materia que se produce en el proceso de electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de corriente que ha pasado por la célula electrolítica.
  • La segunda ley de Faraday establece que para una misma cantidad de electricidad que pasa por pilas conectadas en serie, la masa depositada en los electrodos es proporcional.
  • Las ecuaciones fundamentales son:
    • Q = I·t
    • m =Mf·I·tn·F=Mf·Qn·F

Preguntas frecuentes sobre Leyes de Faraday

Las leyes de Faraday nos permiten calcular la masa en gramos que se deposita en un electrodo durante la electrólisis.

  • La primera ley de Faraday establece que la cantidad de materia que se produce en el proceso de electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de corriente que ha pasado por la célula electrolítica. 
  • La segunda ley de Faraday establece que para una misma cantidad de electricidad que pasa por pilas conectadas en serie, la masa depositada en los electrodos es proporcional.

La electrólisis es un fenómeno en el cual unas disoluciones electrolíticas se reducen o se oxidan, tras el paso de corriente eléctrica. 

Una celda electrolítica es una celda que contiene una disolución unida por electrodos, por los cuales pasa corriente eléctrica; es decir, donde se produce la electrólisis

Las leyes de Faraday son esenciales en la electrolisis y tienen gran importancia en la industria química, ya que permite extraer metales puros, mediante la refinación electrolítica, y permite el electroformado o electrodeposición, que consiste en el recubrimiento de metales con otros metales para evitar la corrosión.


Además, en la vida cotidiana se aplica las leyes de Faraday en prácticamente toda la tecnología eléctrica, ya que la inducción electromagnética permite la transmisión de carga eléctrica. 


Unos ejemplos son el transformador, el motor eléctrico o, incluso, la vitrocerámica de inducción. 

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