FUERZA ELECTROMOTRIZ VARIANDO SUPERFICIE
EJERCICIO RESUELTO DE OBTENCIÓN DE FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA VARIANDO LA SUPERFICIE. EXPERIENCIA DE HENRY:
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FORMA PARTE DEL PROCESO Y LOS MATERIALES DETERMINADOS POR LA PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA: FÍSICA DE 2º DE BACHILLERATO: DESARROLLO DE LA ASIGNATURA
EJERCICIO F2BE1955 DE INDUCCIÓN MAGNÉTICA (EXPERIENCIA DE HENRY):
Sobre el circuito de la figura actúa un B uniforme de 0.4T, perpendicular al plano del circuito y hacia el interior del papel. La barra PQ tiene una L = 1 m, una resistencia de 15 Ω y se desplaza con una v = 2 m/s, perpendicular a su eje. Hallar:
a) la fuerza electromotriz inducida;
b) el sentido y la intensidad de la corriente inducida;
c) la fuerza que actúa sobre la barra.
RESOLUCIÓN DEL EJERCICIO:
APARTADO A, DE LA FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA:
Según la ley de Faraday, la fuerza electromotriz inducida:
Teniendo en cuenta que el flujo de campo magnético:
Nos queda que para este caso en el que varía la superficie expuesta de la espira y que el campo magnético es constante:
Como además, el campo magnético B es perpendicular a la superficie de la espira, el ángulo que forman los vectores B y S es de cero grados y su coseno entonces vale 1:
La superficie de la espira es L · L’ (base por altura) y si bien el término L es constante, el término L’ varía a cuenta de la velocidad:
Teniendo en cuenta que velocidad es igual a espacio partido por el tiempo:
Como la Superficie:
Entonces, la fuerza electromotriz inducida, en valor absoluto:
APARTADO B, DE LA INTENSIDAD DE CORRIENTE:
De la ley de Ohm:
El flujo de campo magnético aumenta al aumentar la superficie de la espira, con lo cual el sentido de la intensidad de corriente inducida es tal que se opone a este aumento del flujo, produciendo una corriente que tienda a disminuir este aumento del flujo; esto es, la corriente va de Q a P, ya que así se produce un campo magnético de sentido contrario al que nos dan, se produce un campo magnético hacia afuera del plano del papel.
APARTADO C, DE LA FUERZA QUE ACTÚA SOBRE LA BARRA:
La fuerza que aparece sobre la barra:
Es tal que se opone al movimiento de la barra, de sentido contrario a la velocidad.