Ejercicios de la ley de faraday

Preguntas y respuestas sobre la ley de Faraday

Los experimentos de Faraday demostraron que la emf inducida por un cambio en el flujo magnético depende sólo de unos pocos factores. En primer lugar, la emf es directamente proporcional al cambio de flujo ΔΦΔΦ tamaño 12{ΔΦ} {}. En segundo lugar, la emf es mayor cuando el cambio en el tiempo ΔtΔt tamaño 12{Δt} {} es más pequeño, es decir, la emf es inversamente proporcional a ΔtΔt tamaño 12{Δt} {}. Por último, si una bobina tiene

vueltas, se producirá una emf que es NN tamaño 12{N} {} veces mayor que para una sola bobina, por lo que la emf es directamente proporcional a NN tamaño 12{N} {}. La ecuación para la emf inducida por un cambio en el flujo magnético es

El signo menos en la ley de inducción de Faraday es muy importante. El signo negativo significa que la emf crea una corriente I y un campo magnético B que se oponen al cambio de flujo ΔΦΔΦ tamaño 12{ΔΦ} {}-esto se conoce como la ley de Lenz. La dirección (dada por el signo menos) de las emfis es tan importante que se denomina ley de Lenz en honor al ruso Heinrich Lenz (1804-1865), quien, al igual que Faraday y Henry,investigó de forma independiente aspectos de la inducción. Faraday conocía la dirección, pero Lenz la expuso tan claramente que se le atribuye su descubrimiento. (Véase la figura 23.7.)

Aplicación de la ley de inducción electromagnética de Faraday

3. Un anillo de cobre y un anillo de madera de las mismas dimensiones se colocan en campos magnéticos de forma que haya el mismo cambio de flujo magnético a través de ellos. Compare los campos eléctricos inducidos y las corrientes en los anillos.

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10. La normal al plano de una espira conductora de una sola vuelta se dirige con un ángulo θ a un campo magnético espacialmente uniforme \(\displaystyle vec{B}). Tiene un área fija y una orientación relativa al campo magnético. Demostrar que la emf inducida en la espira viene dada por \(\displaystyle ε=(dB/dt)(Acosθ)\N),siendo A el área de la espira.

12. El polo norte de un imán se mueve hacia una espira de cobre, como se muestra a continuación. Si miras la espira desde arriba del imán, ¿dirías que la corriente inducida circula en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario?

16. Una barra magnética cae bajo la influencia de la gravedad a lo largo del eje de un tubo largo de cobre. Si la resistencia del aire es despreciable, ¿habrá una fuerza que se oponga al descenso del imán? En caso afirmativo, ¿alcanzará el imán una velocidad terminal?

Ley de inducción electromagnética de Faraday pdf

Los primeros experimentos productivos sobre los efectos de los campos magnéticos que varían en el tiempo fueron realizados por Michael Faraday en 1831. Uno de sus primeros experimentos se representa en la figura 13.2. Se induce una emf cuando se cambia el campo magnético en la bobina empujando una barra magnética dentro o fuera de la bobina. Las emf de signos opuestos se producen por el movimiento en direcciones opuestas, y las direcciones de las emf también se invierten al invertir los polos. Los mismos resultados se producen si se mueve la bobina en lugar del imán; lo importante es el movimiento relativo. Cuanto más rápido sea el movimiento, mayor será la emf, y no hay emf cuando el imán está inmóvil con respecto a la bobina.

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El movimiento de un imán respecto a una bobina produce emf como se muestra (a-d). Las mismas emf se producen si la bobina se mueve con respecto al imán. Esta emf de corta duración sólo está presente durante el movimiento. Cuanto mayor es la velocidad, mayor es la magnitud de la emf, y la emf es cero cuando no hay movimiento, como se muestra en (e).

Faraday también descubrió que se puede producir un efecto similar utilizando dos circuitos: una corriente cambiante en un circuito induce una corriente en un segundo circuito cercano. Por ejemplo, cuando se cierra el interruptor en el circuito 1 de la figura 13.3(a), la aguja del amperímetro del circuito 2 se desvía momentáneamente, lo que indica que se ha inducido un pico de corriente de corta duración en ese circuito. La aguja del amperímetro vuelve rápidamente a su posición original, donde permanece. Sin embargo, si ahora se abre repentinamente el interruptor del circuito 1, se observa en el circuito 2 otro pico de corriente de corta duración en la dirección opuesta a la anterior.

Problemas y soluciones de la ley de Lenz

(link), ¿cuál es el sentido de la corriente inducida en la bobina 2: (a) Si la corriente en la bobina 1 aumenta? (b) ¿Si la corriente en la bobina 1 disminuye? (c) ¿Si la corriente en la bobina 1 es constante? Muestra explícitamente cómo sigues los pasos del

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(b), cuál es el sentido de la corriente inducida en la bobina: (a) ¿Si la corriente en el cable aumenta? (b) ¿Si la corriente en el cable disminuye? (c) ¿Si la corriente en el cable cambia repentinamente de dirección? Muestra explícitamente cómo sigues los pasos del

[enlace] , ¿cuáles son las direcciones de las corrientes en las bobinas 1, 2 y 3 (suponiendo que las bobinas están situadas en el plano del circuito): (a) Cuando el interruptor se cierra por primera vez? (b) ¿Cuando el interruptor ha estado cerrado durante mucho tiempo? (c) ¿Justo después de abrir el interruptor?

(a) Un técnico de resonancia magnética mueve su mano desde una región de muy baja intensidad de campo magnético hacia el campo de 2,00 T de un escáner de resonancia magnética con sus dedos apuntando en la dirección del campo. Encuentre la emf media inducida en su anillo de boda, dado que su diámetro es de 2,20 cm y suponiendo que tarda 0,250 s en moverlo hacia el campo. (b) Discuta si esta corriente cambiaría significativamente la temperatura del anillo.

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