En resumen, Faraday probó experimentalmente la inducción electromagnética, de dos modos: 1) Mediante dos electroimanes (al conectar o desconectar uno de ellos se induce corriente en el otro). 2) La inducción se produce por el movimiento de un conductor dentro de un campo magnético. En ambos casos, el esquema de líneas de fuerza ofrece una interpretación convincente de los hechos, como se comprueba por la siguiente explicación de Faraday.
«En los primeros experimentos (10.13) el hilo conductor inductor y el que está sometido a la inducción se encuentran a distancia fija uno del otro; entonces se envía corriente eléctrica a través del primero. En tal caso las curvas magnéticas mismas deben considerarse como en movimiento (si puedo usar esta expresión) a través del conductor sometido a la inducción. Desde el momento en que ellas comienzan a desplegarse hasta que la fuerza magnética de la corriente tome el valor máximo, se expanden como si fuesen desde el conductor hacia fuera y, en consecuencia, están en la misma relación respecto al conductor sometido a la inducción, como si él [cursiva original] se hubiera movido en dirección opuesta a través de ellas, es decir, hacia el conductor que transporta la corriente. (…). Al desconectar la batería, las curvas magnéticas (que son meras expresiones para calificar la distribución de fuerzas magnéticas) pueden ser concebidas como contrayéndose y retrocediendo hacia la corriente eléctrica que disminuye. Por tanto, se mueven en dirección opuesta a través del conductor y causan una corriente inducida opuesta al primero».
Faraday, M. (1965): vol. 1, p. 68 . Experimental Research in Electricity, 3 vols. Dover, New York.
En el texto anterior, Faraday se refiere a la inducción por electroimanes, que hemos visto antes. Y explica ese efecto por el movimiento de las líneas o curvas magnéticas, que se despliegan desde un circuito inductor (primario) a otro circuito (secundario). Las La fuerza magnética producida por la corriente inducida es transferida por las líneas magnéticas, que actúan como vehículo transmisor. La imágenes de las líneas magnética en movimiento son un «recurso mental» que explica la transferencia de fuerza magnética. El modelo idealizado de la líneas de fuerza son un «soporte lógico» que relaciona dos hechos experimentales inconexos.
Veinte años después de sus primeros experimentos sobre esta materia Faraday redactó un informe que tituló: On lines of Magnetic Force; their definite character; and their distribution within a Magnet and through space [Sobre las líneas de fuerza magnética; su carácter definido; y su distribución en el magnetismo y a través del espacio]. En ese escrito precisó la definición de las líneas de fuerza en los siguientes términos:
«Desde mis primeros experimentos sobre la relación entre la electricidad y el magnetismo (114. nota), he tenido que pensar y hablar sobre las líneas de fuerza magnética como representaciones de la capacidad magnética; no simplemente en cuanto a su cualidad y dirección, sino también en cuanto a la cantidad. Necesariamente, el frecuente uso del término [líneas de fuerza] en algunas recientes investigaciones (2149. & c.), me ha conducido a creer que ha llegado el tiempo en que la idea trasmitida a través de las palabras debería ser muy claramente declarada y, también, cuidadosamente examinada.
Faraday, M. (1965): vol. 3, p. 328. Experimental Research in Electricity, 3 vols. Dover, New York.
Una vez comprobada experimentalmente la inducción electromagnética, Faraday completa la investigación, con la definición precisa de las líneas de fuerza, ofreciendo una base firme para el posterior y pleno desarrollo matemático de Maxwell:
«Una línea de fuerza magnética puede ser definida como la línea [geométrica] que es descrita mediante una aguja magnética muy pequeña, cuando se mueve en la misma dirección correspondiente a su longitud, de forma que la aguja es constantemente tangente a la dirección del movimiento; o bien es la línea a lo largo de la cual, si se mueve un hilo conductor en la misma dirección, no hay tendencia a la formación de corriente en el hilo, mientras que, si se mueve en cualquier otra dirección existe tal tendencia».
M. Faraday (1965): vol. 3, p. 328. Experimental Research in Electricity, 3 vols. Dover, New York.
El párrafo trascrito recoge dos definiciones equivalentes: una geométrica y otra operacional. La primera enuncia que en cada punto la tangente a la línea de fuerza magnética señala la dirección que tomaría una aguja imantada en ese punto. La segunda, basada en el resultado de los experimentos sobre inducción magnética, afirma que se inducirá corriente sólo cuando el hilo conductor se mueva en dirección trasversal a una línea de corriente, y nunca lo hará si se desplaza en su misma dirección.
¿Existen las «líneas de fuerza»?