¿Cuándo se expresó por primera vez en forma cuantificada la "Ley de inducción de Faraday"?

Una definición de uso frecuente de "Ley de inducción de Faraday" es algo como esto (que se encuentra en Wikipedia)

La fuerza electromotriz alrededor de un camino cerrado es igual al negativo de la tasa de cambio en el tiempo del flujo magnético encerrado por el camino.

Esta ley a menudo se atribuye al Informe de Faraday de 1832 a la Royal Society publicado con el nombre de "Investigaciones experimentales en electricidad".

Sin embargo, en ese documento, no pude encontrar ninguna referencia a una igualdad entre una fuerza electromotriz cuantificada con una tasa de cambio de un flujo magnético cuantificado. Más bien, en la sección 42 de ese documento, se refiere a

una ley que se describirá a continuación (114)

y en la sección 114, describe una ley cualitativa, pero no cuantitativa, a la que se refiere como

La relación que se mantiene entre el polo magnético, el alambre o metal en movimiento y la dirección de la corriente evolucionada.

No repetiré todo lo que escribió Faraday sobre esta relación. Baste decir que la explicación de esta ley resulta estar muy lejos de una ley cuantitativa que equipara la fem y la tasa de cambio del flujo magnético.

Ahora, hay otro trabajo publicado por Faraday con el mismo nombre, es decir, "Investigaciones experimentales en electricidad", publicado en tres volúmenes de 1839 a 1855. La primera parte del volumen 1 de este trabajo más grande parece ser idéntica a la publicada en 1832. No lo leí todo. Sin embargo, una búsqueda de las palabras "flux" y "electromotive" muestra que solo aparecen 3 veces cada una en el primer volumen, y ninguna en conjunto.

Entonces, mi pregunta es, ¿cuándo se expresó por primera vez la Ley de Inducción de Faraday, en forma de una igualdad cuantitativa? ¿Y fue expresado por primera vez por Faraday? ¿Fue de Maxwell? Heaviside? ¿O vino antes que esos dos científicos? ¿Hay algo que Faraday escribió que implique una igualdad matemática, aunque se haya expresado con otras palabras además de "flujo" o "fuerza electromotriz"?

Whittaker cita Experimental Researches in Electricity de Faraday, §3115 diciendo que " la cantidad de electricidad arrojada a una corriente es directamente igual al número de curvas intersectadas ", que parafrasea como: " La fuerza electromotriz inducida es, de hecho, simplemente proporcional a la número de líneas unitarias de fuerza magnética intersectadas por el alambre por segundo ". El número de "líneas de fuerza" indica la intensidad del campo, según Faraday. Lenz añadió el signo negativo en 1834.
@Conifold Gracias por ese hallazgo. El volumen I termina en la sección 1748 y está fechado en 1838. El volumen I no contiene la cita por una búsqueda de las palabras "intersección". De acuerdo con la tabla de contenido del Volumen II, los números de sección de ese volumen pueden terminar alrededor de 2075. El volumen III continúa en el párrafo 2146, y está fechado en 1855. Leer con anticipación. :-)
@Conifold. ok lo encontre! El párrafo 3070 es el comienzo de una sección que dice "recibido el 22 de octubre, leído el 27 de noviembre y el 11 de diciembre de 1851", lo que supongo significa ante la Sociedad Filosófica, y luego publicado en Philosophical Transactions en 1852. Serie 28. Título: Sobre Líneas de Fuerza Magnética; su carácter definido y su distribución dentro de un imán ya través del espacio.
@Conifold, ¿le gustaría escribir una respuesta?

Respuestas (1)

Faraday enunció la ley de manera más cuantitativa en el informe titulado On Lines of Magnetic Force leído a la Royal Society en 1851. No especifica la dirección de la fuerza (y originalmente se equivocó en 1832), pero el signo ya estaba establecido por Lenz en Ueber die Bestimmung der Richtung der durch elektodynamische Vertheilung erregten galvanischen Ströme (1834) . Sin embargo, la formulación de Faraday sigue siendo verbal, y la falta de brillo matemático fue generalmente un obstáculo para la recepción de sus ideas. Fueron asimilados solo después de que Maxwell les dio una formulación explícitamente matemática en 1861-2, aunque las aplicaciones prácticas, como los generadores eléctricos y el telégrafo, se remontan a 1830-s, ver El nacimiento de las máquinas eléctricas.. En particular, Maxwell reformuló la ley de inducción como una ecuación diferencial parcial, que Heaviside originalmente denominó ley de Faraday, pero que ahora se llama ecuación de Maxwell-Faraday .

El informe de Faraday está impreso en Experimental Researches in Electricity, vol.3 , aquí está el pasaje relevante:

" 3114. También es evidente, por los resultados de la rotación del alambre y el imán (3097. 3 106.), que cuando un alambre se mueve entre líneas iguales (o en un campo de igual fuerza magnética), y con una movimiento uniforme, entonces la corriente de electricidad producida es proporcional al tiempo, y también a la velocidad del movimiento. 3115. También prueban, en general, que la cantidad de electricidad arrojada a una corriente es directamente como la cantidad de curvas intersecadas .

La "cantidad de electricidad arrojada a una corriente" es esencialmente la fuerza electromotriz, las "curvas" son las líneas de fuerza de Faraday y "la cantidad de curvas intersectadas" es proporcional a la intensidad del campo magnético en términos modernos. Whittaker explica el contexto en A History of the Theories of Aether and Electricity, pp. 190ff :

Faraday concibió la idea de dividir todo el espacio en compartimentos mediante tubos, siendo cada tubo tal que este producto tiene el mismo valor definido. Para simplificar, cada uno de estos tubos puede llamarse una "línea de fuerza unitaria"; la fuerza del campo se indica entonces por la separación o concentración de las líneas unitarias de fuerza, de modo que el número de ellas que cortan una unidad de área colocada en ángulo recto con su dirección en cualquier punto mide la intensidad del campo magnético en ese punto .

Luego parafrasea el pasaje en negrita en una forma más reconocible: " La fuerza electromotriz inducida es, de hecho, simplemente proporcional al número de líneas unitarias de fuerza magnética intersecadas por el cable por segundo ". Simbólicamente, con la regla de los signos de Lenz, mi d Φ B d t , como está escrito en los libros de texto modernos.

¿La formulación matemática de la ley de Faraday no data de 1855?
@Steve Depende de lo que se entienda por "formulación matemática". Faraday describió verbalmente la ley ya en 1851, su descripción equivale a una fórmula. Si insistimos en fórmulas para llamar a algo "matemático", entonces la mayor parte de Euclides y Arquímedes no lo serán.