FísicaMedio1 pts

Inducción electromagnética

Castilla y León · 2024 · Junio
Enunciado
Una espira cuadrada de lado aa se encuentra en una región en la que existe un campo magnético uniforme B⃗\vec B y perpendicular al plano de la espira. Explique cómo varía el flujo magnético si reducimos progresivamente la intensidad del campo magnético a la mitad y, a continuación, aumentamos progresivamente la longitud de los lados de la espira al doble. Razone el sentido de la corriente inducida en ambas etapas del proceso.
Espira cuadrada de lado a dibujada en el plano del papel, dentro de una región con un campo magnético uniforme B representado por aspas (⊗), es decir, perpendicular al papel y entrando en él.
Espira cuadrada de lado a dibujada en el plano del papel, dentro de una región con un campo magnético uniforme B representado por aspas (⊗), es decir, perpendicular al papel y entrando en él.
Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido
Resultado
Etapa 1: Φ\Phi pasa de Ba2Ba^2 a Ba2/2Ba^2/2 (disminuye): corriente horaria (refuerza B⃗\vec B). Etapa 2: Φ\Phi pasa de Ba2/2Ba^2/2 a 2Ba22Ba^2 (aumenta): corriente antihoraria (se opone a B⃗\vec B). Con B⃗\vec B entrando en el papel.
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
1

Estrategia

Con el campo perpendicular a la espira, el flujo es Φ=B S=B a2\Phi = B\,S = B\,a^2. En cada etapa vemos qué cambia (BB o SS), si el flujo aumenta o disminuye, y aplicamos la ley de Lenz: la corriente inducida crea un campo que se opone a esa variación. Tomamos el campo entrando en el papel, como en la figura.
2

Desarrollo

Flujo inicial. El campo es perpendicular al plano de la espira, así que el vector superficie es paralelo a B⃗\vec B:Φ0=B a2\Phi_0 = B\,a^2Primera etapa: el campo baja de BB a B/2B/2 (la espira no cambia). El flujo disminuye progresivamente:Φ0=B a2 ⟶ Φ1=B2 a2=Φ02\Phi_0 = B\,a^2\ \longrightarrow\ \Phi_1 = \frac{B}{2}\,a^2 = \frac{\Phi_0}{2}Como el flujo varía, por la ley de Faraday (ε=−dΦ/dt\varepsilon = -d\Phi/dt) aparece una fem y una corriente inducida mientras dura el cambio. Según la ley de Lenz, la corriente se opone a la disminución del flujo: crea dentro de la espira un campo en el mismo sentido que B⃗\vec B, entrando en el papel. Por la regla de la mano derecha, eso exige que la corriente circule en sentido horario (visto desde el lado de la figura).

Segunda etapa: el lado pasa de aa a 2a2a con el campo en B/2B/2. La superficie se multiplica por 4 y el flujo aumenta progresivamente:Φ1=B2 a2 ⟶ Φ2=B2 (2a)2=2B a2=4 Φ1=2 Φ0\Phi_1 = \frac{B}{2}\,a^2\ \longrightarrow\ \Phi_2 = \frac{B}{2}\,(2a)^2 = 2B\,a^2 = 4\,\Phi_1 = 2\,\Phi_0Ahora la corriente inducida se opone al aumento del flujo: crea un campo en sentido contrario a B⃗\vec B, saliendo del papel, lo que corresponde a una corriente en sentido antihorario.

Resumen: el flujo baja a la mitad en la primera etapa y luego sube hasta el doble del valor inicial. La corriente inducida solo existe mientras el flujo cambia, y su sentido se invierte de una etapa a otra.
3

Consejo

Para el sentido de la corriente piensa en dos pasos: ¿el flujo sube o baja? Si baja, la corriente crea un campo a favor del exterior; si sube, en contra. Después, la mano derecha te da horario o antihorario.

Di siempre desde dónde miras la espira y hacia dónde va el campo: sin eso, «horario» no significa nada.
Paso 1 de 3
¿Has terminado el problema?
¿Te atascas?Manda tu duda a tu profesor o al equipo, o pregunta a otros estudiantes en la comunidad.
Sigue practicandoApuntes y todos los problemas de Campo electromagnético →