INDUCCIÓN MAGNÉTICA FUERZA ELECTROMOTRIZ

CAMPO MAGNÉTICO FÍSICA BACHILLERATO

INDUCCIÓN MAGNÉTICA. FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA. ELECTROMAGNETISMO:

Este contenido tiene que ver con el modo que estamos produciendo la electricidad que usamos en casa, en la industria o en el transporte. Ojalá nuestros alumnos de la rama científico-técnico en el futuro, sean capaces de diseñar dispositivos más eficientes de producción de corriente eléctrica, así como de almacenamiento en beneficio sobre todo del medio ambiente en suma, de «La Casa Común».

GUARDA RELACIÓN CON ASPECTOS DEL PERFIL DE SALIDA DEL ALUMNADO DE LOS INSTITUTOS DIOCESANOS DE CANARIAS Y L.O.M.L.O.E.
- INVESTIGO

CIENCIA CON CONCIENCIA:

En un momento en el que se extiende el uso de los vehículos eléctricos, tengamos en cuenta que la electricidad que utiliza hay que producirla (no siempre a través de procesos renovables) y se almacena en sus baterías, que son altamente contaminantes, si no se gestiona adecuadamente su reciclaje y recuperación.

El Papa Francisco en su Encíclica Laudato SI, en parte del apartado 26:

«…En el mundo hay un nivel exiguo de acceso a energías limpias y renovables. Todavía es necesario desarrollar tecnologías adecuadas de acumulación. Sin embargo, en algunos países se han dado avances que comienzan a ser significativos, aunque estén lejos de lograr una proporción importante. También ha habido algunas inversiones en formas de producción y de transporte que consumen menos energía y requieren menos cantidad de materia prima…»

O en parte del apartado 44:

«…Muchas ciudades son grandes estructuras ineficientes que gastan energía y agua en exceso…»

INTERIORIZO PROCESOS Y VALORES (PERFIL DE SALIDA DEL ALUMNADO)

CIENCIA CON CONCIENCIA

INDUCCIÓN MAGNÉTICA:

CAMPO MAGNÉTICO PARA FÍSICA DE BACHILLERATO, INTRODUCTORIO PARA INDUCCIÓN MAGNÉTICA:

- Fuerza Magnética sobre una carga en movimiento: LEY DE LORENTZ
- Campo Magnético creado por un conductor por el que circula una corriente eléctrica: LEY DE LAPLACE Y DE BIOT Y SAVART
- CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR CORRIENTES ELÉCTRICAS: ESPIRA CIRCULAR, SOLENOIDE.
- Fuerza Ejercida por el Campo Magnético sobre un Conductor de Corriente Eléctrica: FUERZA SOBRE UN CONDUCTOR ELÉCTRICO
- TEOREMA DE GAUSS PARA EL CAMPO MAGNÉTICO (SEGUNDA ECUACIÓN DE MAXWELL)

CUESTIÓN F2BE2107:

Enuncie la Ley de Faraday-Henry y Lenz.

Calcule el valor máximo de la corriente eléctrica inducida en una espira de resistencia 5Ω, sabiendo que el flujo magnético a través de la misma viene dado por Φ(t)= 5·cos(5πt) (Tm²).

VÍDEO QUE DESARROLLA LA CUESTIÓN: https://youtu.be/CqdZ-ex45o0

EJERCICIO F2E2410:

Disponemos de un conductor, el representado en la figura, horizontal y con el sentido de la intensidad de corriente indicada. Una espira circular se sitúa donde se señala, dispuesta con el conductor en el mismo plano, el del papel. Se plantean cuatro casos: mover la espira hacia abajo, hacia arriba, hacia la derecha y hacia la izquierda.

a.- Responder de manera razonada y con todo lujo de detalles, a través de dibujos explicativos, en qué caso/s se produce corriente eléctrica inducida en la espira.

b.- En el caso/s afirmativo/s señalar el sentido de la corriente inducida argumentando la respuesta

VÍDEO CON LA SOLUCIÓN DEL EJERCICIO: https://youtu.be/uojmcgFwhVE

EJERCICIO F2E2924-F2BE2410:

Disponemos de un conductor rectilíneo e indefinido, el representado en la figura, vertical y con el sentido de la intensidad de corriente indicada.

Una espira elíptica se sitúa donde se señala, dispuesta con el conductor en el mismo plano, el del papel.

Se plantean cuatro casos: mover la espira hacia abajo, hacia arriba, hacia la derecha y hacia la izquierda.

Responder de manera razonada y con todo lujo de detalles, a través de dibujos explicativos, en cada uno de los cuatro casos si se produce corriente inducida en la espira y en caso afirmativo, indicar el sentido de la misma, justificando la respuesta.

IR AL ARTÍCULO CON LA SOLUCIÓN DEL EJERCICIO: EXAMEN RESUELTO PARA FÍSICA DE 2º DE BACHILLERATO. MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE, GRAVITACIÓN Y ELECTROMAGNETISMO. SEGUNDO TRIMESTRE CURSO 2024-25

EJERCICIO F2BE2411:

Una bobina formada por 120 espiras circulares planas de 0,2 cm de radio se encuentra afectada por un campo magnético uniforme de 0,3 T. La bobina gira alrededor de su diámetro con un movimiento uniforme de 3000 r.p.m.. Hallar:

a.- El flujo de campo magnético en función del tiempo que atraviesa la bobina.

b.- Obtener la expresión de la fuerza electromotriz inducida en función del tiempo.

c.- Hallar el valor de la fuerza electromotriz que como máximo se obtiene con esta situación.

VÍDEO CON LA SOLUCIÓN DEL EJERCICIO: https://youtu.be/5fOwA1r8YN0

LA SOLUCIÓN DEL EJERCICIO EN FORMATO TEXTO, PARA FAVORECER LA INMEDIATEZ EN LA COMPROBACIÓN DE LA SOLUCIÓN, LA PUEDE ENCONTRAR EN EL SIGUIENTE ARTÍCULO: EXAMEN FÍSICA 2º BACHILLERATO: GRAVITATORIO, ELECTROMAGNÉTICO, ONDAS Y ÓPTICA

EJERCICIO F2BE2412:

a.- Hallar el valor de la fuerza electromotriz inducida en una espira si se conoce que el flujo de campo magnético en esa espira ha pasado de 3·10^-2 wb a 4,5·10^-2 wb en un milisegundo.

b.- Si la espira del apartado anterior es circular y con un diámetro de 5 cm, hallar el valor del campo magnético que ha causado el flujo inicial anterior, sabiendo que en ese instante el campo magnético forma un ángulo de 30º con el plano de la espira.

VÍDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/okpLBIWpFbQ

EJERCICIO F2BE2425:

Una espira circular de 15 cm de diámetro se sitúa perpendicularmente a un campo magnético variable cuyo módulo en función del tiempo es B(t)=0,2·cos(πt²). Obtener la expresión en función del tiempo del flujo de campo magnético y de la fuerza electromotriz inducida.

IR AL ARTÍCULO CON LA SOLUCIÓN DEL EJERCICIO: PRUEBA DE EXAMEN DE FÍSICA DE 2º DE BACHILLERATO

EJERCICIO F2BE2440:

Una espira circular de 15 cm de diámetro se sitúa perpendicularmente a un campo magnético variable cuyo módulo en función del tiempo es B(t)=0,3·cos(t²/π). Obtener la expresión en función del tiempo del flujo de campo magnético y de la fuerza electromotriz inducida.

IR AL ARTÍCULO CON LA SOLUCIÓN DEL EJERCICIO: PRUEBA DE EXAMEN DE FÍSICA DE 2º BACHILLERATO (X883)

EJERCICIO F2BE2923:

Una espira circular de 10 cm de diámetro se sitúa perpendicularmente a un campo magnético variable cuyo módulo en función del tiempo es B(t)= 4·cos (2t³/π) en u.S.I.. Obtener la expresión en función del tiempo del flujo de campo magnético y de la fuerza electromotriz inducida.

IR AL ARTÍCULO CON LA SOLUCIÓN DEL EJERCICIO: EXAMEN RESUELTO PARA FÍSICA DE 2º DE BACHILLERATO. MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE, GRAVITACIÓN Y ELECTROMAGNETISMO. SEGUNDO TRIMESTRE CURSO 2024-25

EJERCICIO F2BE2618:

Con tres barras conductoras se forma un triángulo rectángulo, según se indica en la figura de tal manera que una barra vertical se desplaza horizontalmente con una velocidad contante de 1,9 cm/s hacia la derecha sobre las otras dos que están fijas y formando un ángulo de 30º. Existe un campo magnético uniforme de valor B = 2 T cuyo sentido es el indicado, perpendicular al circuito y entrando en el plano del papel.

Teniendo en cuenta que en el instante inicial t=0 la barra móvil se encuentra en el punto de contacto de las dos barras fijas:

a.- Hallar la fuerza electromotriz inducida en el circuito en el instante t = 7 s.

b.- Hallar la intensidad de corriente que circula por el circuito en el instante del apartado anterior, teniendo en cuenta que la resistencia del circuito en ese momento se estima en 3,5 Ω.

c.- Indicar razonadamente el sentido en el que circula la corriente en la situación planteada en el apartado anterior.

IR A LA RESOLUCIÓN PASO A PASO DE ESTE EJERCICIO DE INDUCCIÓN MAGNÉTICA: EJERCICIO RESUELTO DE INDUCCIÓN MAGNÉTICA PARA FÍSICA DE 2º DE BACHILLERATO

CUESTIÓN F2BE2896:

Considere una espira circular y un imán (ver figuras). Indique en cada uno de los casos cuál es el sentido de la corriente inducida en la espira visto desde el lado del imán. Formule la ley en que se basa.

IR A LA RESOLUCIÓN PASO A PASO DE ESTA CUESTIÓN DE INDUCCIÓN MAGNÉTICA: CUESTIÓN RESUELTA INDUCCIÓN MAGNÉTICA. EXAMEN EBAU JUNIO 2023 CANARIAS. FÍSICA 2º BACHILLERATO

EJERCICIO F2BE2900:

Una bobina circular de 4 cm de radio y formada por 30 espiras se sitúa en un campo magnético, dirigido perpendicularmente al plano de la bobina, cuyo módulo en función del tiempo es: B(t)=2·cos(4t+π) , donde t está dado en segundos y B en Teslas. Determinar:

Flujo del campo magnético en función del tiempo.
La fuerza electromotriz inducida en función del tiempo.
El valor de la fuerza electromotriz inducida máxima.

EJERCICIO F2BE2901:

Se considera una bobina de 20 espiras circulares y planas de 3 cm de diámetro cada una que se coloca con su eje en la misma dirección que un campo magnético uniforme de 0,5 T que le afecta.

En esta situación: hallar la fuerza electromotriz inducida entre los extremos de la bobina si durante un intervalo de tiempo correspondiente a 150 ms el campo magnético disminuye un 20%.

DATO: 1 ms=10^-3 s

EJERCICIO F2BE2902:

La barra conductora de la figura se desplaza sobre dos hilos igualmente conductores con una velocidad de 40 cm/s. La barra mide 20 cm y se encuentra dentro de un campo magnético de 0,5 T, dirigido hacia el interior del papel, según se indica en la figura. Hallar:

a.- La fuerza magnética que actúa sobre un electrón de la barra.

b.- El campo eléctrico en el interior de la barra.

c.- La fuerza electromotriz inducida a causa del movimiento de la barra

DATOS: q_e-=1,6·10^-19 C

EJERCICIO F2BE2903:

Una bobina circular plana de 150 espiras y 11 mm de radio está situada en el interior de un campo magnético uniforme de 0,45 T. La bobina gira alrededor de su diámetro. Calcular:

a) El flujo magnético máximo que atraviesa la bobina

b) Velocidad de rotación en rpm necesaria para generar una fuerza electromotriz máxima de 6 voltios.

EJERCICIO F2BE2904:

Una espira rectangular y plana está situada en el plano XY (sistema de referencia habitual) y es atravesada por un campo magnético constante en la dirección del eje Z que se extiende por toda la zona donde se desarrolla el experimento. Indicar de forma razonada si se induce una fuerza electromotriz en los siguientes casos, atreviéndose a indicar el sentido de la corriente inducida.

a.- La espira se mueve en el plano XY hacia la derecha, hacia valores positivos de Y

b.- La espira se mueve en el plano XY hacia la izquierda, hacia valores negativos de Y

c.- La espira gira alrededor de un eje perpendicular a la espira.

d.- Si se anula gradualmente el campo magnético.

e.- Si la espira manteniéndose paralela al plano XY asciende en la vertical.

f.- Si la espira manteniéndose paralela al plano XY desciende en la vertical.

EJERCICIO F2BE2905:

Una varilla metálica de 1 m de longitud se desplaza paralelamente al plano xy en el seno de un campo magnético B = 1,4 k (T), con una velocidad constante v = 2 i (m/s), según se indica en la figura

Con negrita queremos indicar vectores

a.- Indicar razonadamente el sentido en el que circulará la corriente inducida en la varilla debido a su movimiento.