OBTENCIÓN FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA
EXPERIENCIAS DE FARADAY-HENRY. OBTENCIÓN DE LA FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA:
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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
EXPERIENCIAS DE FARADAY-HENRY: OBTENCIÓN DE LA FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA VARIANDO EL CAMPO MAGNÉTICO, VARIANDO LA SUPERFICIE DE LA ESPIRA, VARIANDO EL ÁNGULO QUE FORMA LA ESPIRA CON EL CAMPO MAGNÉTICO:
Las experiencias de Faraday ponen de manifiesto que al variar los campos magnéticos se produce una corriente inducida.
Las experiencias de Henry ponen de manifiesto que al variar la superficie de la espira se produce una corriente inducida.
Estas dos experiencias lo que ponen de manifiesto es que para que se produzca una corriente inducida lo que tiene que variar es el FLUJO DE CAMPO MAGNÉTICO:
IR SI SE DESEA A UN EJERCICIO RESUELTO PASO A PASO DE OBTENCIÓN DE FLUJO MAGNÉTICO
La razón, pues de que exista una corriente inducida, que necesita una fuerza electromotriz que mantenga la diferencia de potencial entre los extremos del circuito es la VARIACIÓN DEL FLUJO MAGNÉTICO:
El signo negativo determina el sentido de la corriente inducida, que según la LEY DE LENZ, es tal que se opone al efecto que produce. El campo magnético producido por la corriente inducida tiende a contrarrestar la variación del flujo magnético. Esta oposición se indica matemáticamente mediante el signo negativo, que es la incorporación que hace Lenz a la Ley de Faraday:
Para que varíe el flujo magnético, teniendo en cuenta que el flujo magnético es:
Tiene que variar alguno de estos factores: el campo magnético, la superficie o el ángulo entre los vectores campo magnético y superficie.
La aplicación en ejercicios entonces será:
CUANDO VARÍA EL CAMPO MAGNÉTICO, para N espiras, teniendo en cuenta que la superficie y el ángulo son constantes:
IR SI SE DESEA IR A UN EJERCICIO DE APLICACIÓN DE VARIACIÓN DE CAMPO MAGNÉTICO
CUANDO VARÍA LA SUPERFICIE DE LA ESPIRA, para una espira:
Que es la situación que se da en la experiencia de Henry, en la que el conductor (en azul) se mueve perpendicularmente a un campo magnético uniforme (que entra en el plano del papel) variando la superficie de la espira, con una velocidad v que vamos a suponer constante.
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:
Con lo que, de la expresión de la fuerza electromotriz, como variación del flujo, variando la superficie de la espira y manteniendo el resto de los términos constantes:
Como la Superficie:
Si además consideramos que el campo es perpendicular a la superficie de la espira (el ángulo que forma entonces el vector superficie-perpendicular a la superficie de la espira- con el campo magnético es de 0º y su coseno entonces vale 1):
Que es precisamente la experiencia de Henry
IR A LA EXPLICACIÓN FÍSICA DE LA EXPERIENCIA DE HENRY
IR SI SE DESEA A UN EJERCICIO RESUELTO PASO A PASO DE APLICACIÓN DE ESTA EXPERIENCIA DE HENRY, DE VARIACIÓN DE LA SUPERFICIE DE LA ESPIRA, PARA OBTENER LA FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA
CUANDO VARÍA EL ÁNGULO QUE FORMA EL CAMPO MAGNÉTICO CON EL VECTOR SUPERFICIE, el flujo será:
Si la espira sigue un movimiento circular uniforme:
Por ello, el flujo que atraviesa la bobina, en función del tiempo:
La fuerza electromotriz, por tanto, para una bobina de N espiras, suponiendo el campo magnético es constante y que la superficie de la espira es igualmente constante:
Notar la relación que tiene esta función senoidal, con las expresiones que resultan del Movimiento Armónico Simple. Con lo que con rigor podemos decir que la fuerza electromotriz inducida en estos casos es una función armónica (senoidal), o bien que presenta oscilaciones armónicas, la f.e.m. es una señal armónica. Todo ello es consecuencia de que la espira se mueve con un movimiento circular uniforme.
IR SI SE DESEA A UN EJERCICIO RESUELTO DE VARIACIÓN DEL ÁNGULO A CONSECUENCIA DEL GIRO DE LA ESPIRA DENTRO DE UN CAMPO MAGNÉTICO