Asignaturas

Física

Interacción electromagnética

Campo creado por distintos elementos de corriente.

Cálculos para conductores rectos y curvos.

Ley de Faraday y Lenz: Explicación Sencilla para Niños

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Ley de Faraday y Lenz: Explicación Sencilla para Niños

Adriana

@adriana_hjuj

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Aquí está el resumen optimizado en español:

La ley de Faraday de inducción electromagnética explica cómo un campo magnético variable puede inducir una corriente eléctrica. Este fenómeno es fundamental en muchas aplicaciones tecnológicas modernas.

Puntos clave:

El flujo magnético mide la cantidad de campo magnético que atraviesa una superficie
La fuerza electromotriz inducida es proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético
La ley de Lenz establece que la corriente inducida se opone al cambio que la produce
El momento magnético de una espira determina cómo interactúa con campos magnéticos externos

26/2/2023

348

T3 comente electrica crea B (ley de Ampère)
TA» Inducción La variación de 3 crea comente eléctrica inducida
TEMA 4. INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTI

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Flujo Magnético y Ley de Faraday

Esta página se centra en el flujo magnético y la Ley de Faraday, dos conceptos fundamentales en la inducción electromagnética.

El flujo magnético se define como:

Fórmula: Φm = ∫B · ds = BS cos α, donde [Φm] = Wb (Weber)

Donde:

B es el campo magnético
S es la superficie
α es el ángulo entre B y la normal a la superficie

La Ley de Faraday establece que:

Definición: La fuerza electromotriz inducida en un circuito es igual al opuesto de la razón de cambio del flujo magnético a través de la superficie encerrada por el circuito.

Fórmula: ε = -dΦm/dt, donde [ε] = V (Voltios)

La página también introduce la Ley de Lenz:

Definición: El campo magnético inducido se opone a la variación del flujo magnético que lo ha generado.

Se presentan varios tipos de ejercicios comunes, incluyendo:

Superficie aumentando/disminuyendo con velocidad constante
Superficie cambiando con aceleración constante
Campo magnético variable en el tiempo

Example: Para una espira que gira en un campo magnético constante, el flujo magnético varía como Φm = BS cos ωt, lo que resulta en una fuerza electromotriz inducida ε = ωBS sin ωt.

Highlight: La comprensión de estas leyes es crucial para el análisis de generadores eléctricos y transformadores.

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Ejercicios Resueltos de Inducción Electromagnética

Esta página presenta ejercicios resueltos detallados sobre inducción electromagnética, aplicando los conceptos y leyes estudiados en las secciones anteriores.

Un ejercicio típico involucra una espira rectangular en un campo magnético variable:

Example: Una espira rectangular de 10 cm x 5 cm se encuentra en un campo magnético variable B(t) = 5t³ (T). Se pide calcular: a) El flujo magnético a t = 0.2 s b) La fuerza electromotriz inducida en función del tiempo c) La intensidad de corriente a t = 0.2 s si la resistencia de la espira es 10 Ω

Solución paso a paso:

Cálculo del flujo magnético: Φm(t) = B(t)S = 5t³ · 0.1 · 0.05 = 0.025t³ Wb A t = 0.2 s: Φm = 0.025 · (0.2)³ = 2 · 10⁻⁴ Wb
Cálculo de la fem inducida: ε(t) = -dΦm/dt = -0.075t² V
Cálculo de la intensidad: I(t) = ε(t)/R = -0.075t²/10 A A t = 0.2 s: I = -0.075 · (0.2)²/10 = -3 · 10⁻⁴ A

Highlight: El signo negativo en la corriente indica que fluye en sentido opuesto al esperado, de acuerdo con la Ley de Lenz.

La página también incluye diagramas que ilustran la configuración de la espira y el campo magnético, lo que ayuda a visualizar el problema.

Vocabulary:

Espira: Un conductor en forma de lazo cerrado.

Campo magnético variable: Un campo magnético cuya intensidad cambia con el tiempo.

Estos ejercicios resueltos son cruciales para comprender cómo aplicar las leyes de Faraday y Lenz en situaciones prácticas, preparando a los estudiantes para resolver problemas más complejos de inducción electromagnética.

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Momento Magnético y Fuerza Magnética

Esta página profundiza en los conceptos de momento magnético de una espira y el momento de la fuerza magnética, que son fundamentales para entender el comportamiento de los campos magnéticos en conductores con corriente.

El momento magnético de una espira se define como:

Fórmula: m = NISñ, donde [m] = Am² (Amperio metro cuadrado)

Donde:

N es el número de espiras
I es la intensidad de corriente
S es la superficie de la espira
ñ es el vector normal a la superficie

El momento de la fuerza magnética se expresa como:

Fórmula: M = m × B, donde [M] = Nm (Newton metro)

Donde:

m es el momento magnético
B es el campo magnético

Example: Una espira rectangular en un campo magnético experimenta un par de fuerzas que la hace girar hasta que su vector normal se alinea con el campo magnético.

La página también incluye diagramas detallados que ilustran cómo las fuerzas magnéticas actúan sobre los diferentes lados de una espira en un campo magnético, lo que ayuda a visualizar el concepto de momento magnético.

Highlight: La espira girará hasta que su momento magnético (m) coincida con la dirección del campo magnético (B), minimizando así la energía potencial del sistema.

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Introducción a la Inducción Electromagnética

La inducción electromagnética es un fenómeno fundamental en la física que describe cómo un campo magnético variable puede generar una corriente eléctrica. Este concepto es la base de muchas aplicaciones tecnológicas modernas.

Definición: La inducción electromagnética es la capacidad de un campo magnético para generar corriente eléctrica.

El tema se divide en varias secciones importantes:

Momento magnético de una espira
Momento de la fuerza magnética
Flujo magnético
Ley de Faraday
Ley de Lenz

Highlight: Para que haya corriente inducida, debe haber una variación en el flujo magnético.

La página también incluye un formulario con las ecuaciones clave para cada concepto, lo que facilita la comprensión y aplicación de estos principios en problemas prácticos.

Vocabulary:

Flujo magnético: Magnitud escalar proporcional al número de líneas de campo magnético que atraviesan una superficie.

Weber (Wb): Unidad de medida del flujo magnético en el Sistema Internacional.

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Aplicaciones Prácticas y Ejercicios

Esta página se enfoca en la aplicación práctica de los conceptos de inducción electromagnética a través de ejercicios y ejemplos concretos.

Se presenta una estructura general para resolver problemas de inducción electromagnética:

Calcular el flujo magnético Φm(t)
Calcular la fuerza electromotriz inducida (fem) usando la Ley de Faraday: ε = -dΦm/dt
Calcular la intensidad de corriente usando la Ley de Ohm: I = ε/R

Example: Se muestra un ejercicio detallado donde una espira rectangular se mueve en un campo magnético variable B(t) = 5t³ (T). Se calcula el flujo magnético, la fem inducida y la corriente en un tiempo específico.

La página también incluye un recordatorio sobre la Ley de Lenz:

Highlight: La Ley de Lenz determina que la corriente inducida generará un campo magnético que se opone al cambio del flujo magnético original.

Se presentan fórmulas específicas para diferentes situaciones:

Cuando varía B(t): ε = -d(BS cos α)/dt
Cuando varía S(t): ε = -B d(S cos α)/dt
Cuando varía α(t): ε = BS sin α dα/dt

Vocabulary:

Fuerza electromotriz (fem): El voltaje inducido en un circuito debido a la variación del flujo magnético.

Intensidad de corriente: La cantidad de carga eléctrica que fluye por unidad de tiempo, medida en amperios (A).

Esta página refuerza la importancia de la práctica en la resolución de problemas para dominar los conceptos de inducción electromagnética.

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Puntos clave:

El flujo magnético mide la cantidad de campo magnético que atraviesa una superficie
La fuerza electromotriz inducida es proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético
La ley de Lenz establece que la corriente inducida se opone al cambio que la produce
El momento magnético de una espira determina cómo interactúa con campos magnéticos externos

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Flujo Magnético y Ley de Faraday

Esta página se centra en el flujo magnético y la Ley de Faraday, dos conceptos fundamentales en la inducción electromagnética.

El flujo magnético se define como:

Fórmula: Φm = ∫B · ds = BS cos α, donde [Φm] = Wb (Weber)

Donde:

B es el campo magnético
S es la superficie
α es el ángulo entre B y la normal a la superficie

La Ley de Faraday establece que:

Definición: La fuerza electromotriz inducida en un circuito es igual al opuesto de la razón de cambio del flujo magnético a través de la superficie encerrada por el circuito.

Fórmula: ε = -dΦm/dt, donde [ε] = V (Voltios)

La página también introduce la Ley de Lenz:

Definición: El campo magnético inducido se opone a la variación del flujo magnético que lo ha generado.

Se presentan varios tipos de ejercicios comunes, incluyendo:

Superficie aumentando/disminuyendo con velocidad constante
Superficie cambiando con aceleración constante
Campo magnético variable en el tiempo

Example: Para una espira que gira en un campo magnético constante, el flujo magnético varía como Φm = BS cos ωt, lo que resulta en una fuerza electromotriz inducida ε = ωBS sin ωt.

Highlight: La comprensión de estas leyes es crucial para el análisis de generadores eléctricos y transformadores.

Ejercicios Resueltos de Inducción Electromagnética

Esta página presenta ejercicios resueltos detallados sobre inducción electromagnética, aplicando los conceptos y leyes estudiados en las secciones anteriores.

Un ejercicio típico involucra una espira rectangular en un campo magnético variable:

Example: Una espira rectangular de 10 cm x 5 cm se encuentra en un campo magnético variable B(t) = 5t³ (T). Se pide calcular: a) El flujo magnético a t = 0.2 s b) La fuerza electromotriz inducida en función del tiempo c) La intensidad de corriente a t = 0.2 s si la resistencia de la espira es 10 Ω

Solución paso a paso:

Cálculo del flujo magnético: Φm(t) = B(t)S = 5t³ · 0.1 · 0.05 = 0.025t³ Wb A t = 0.2 s: Φm = 0.025 · (0.2)³ = 2 · 10⁻⁴ Wb
Cálculo de la fem inducida: ε(t) = -dΦm/dt = -0.075t² V
Cálculo de la intensidad: I(t) = ε(t)/R = -0.075t²/10 A A t = 0.2 s: I = -0.075 · (0.2)²/10 = -3 · 10⁻⁴ A

Highlight: El signo negativo en la corriente indica que fluye en sentido opuesto al esperado, de acuerdo con la Ley de Lenz.

La página también incluye diagramas que ilustran la configuración de la espira y el campo magnético, lo que ayuda a visualizar el problema.

Vocabulary:

Espira: Un conductor en forma de lazo cerrado.

Campo magnético variable: Un campo magnético cuya intensidad cambia con el tiempo.

Momento Magnético y Fuerza Magnética

El momento magnético de una espira se define como:

Fórmula: m = NISñ, donde [m] = Am² (Amperio metro cuadrado)

Donde:

N es el número de espiras
I es la intensidad de corriente
S es la superficie de la espira
ñ es el vector normal a la superficie

El momento de la fuerza magnética se expresa como:

Fórmula: M = m × B, donde [M] = Nm (Newton metro)

Donde:

m es el momento magnético
B es el campo magnético

Example: Una espira rectangular en un campo magnético experimenta un par de fuerzas que la hace girar hasta que su vector normal se alinea con el campo magnético.

Highlight: La espira girará hasta que su momento magnético (m) coincida con la dirección del campo magnético (B), minimizando así la energía potencial del sistema.

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Definición: La inducción electromagnética es la capacidad de un campo magnético para generar corriente eléctrica.

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Flujo magnético
Ley de Faraday
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Highlight: Para que haya corriente inducida, debe haber una variación en el flujo magnético.

La página también incluye un formulario con las ecuaciones clave para cada concepto, lo que facilita la comprensión y aplicación de estos principios en problemas prácticos.

Vocabulary:

Flujo magnético: Magnitud escalar proporcional al número de líneas de campo magnético que atraviesan una superficie.

Weber (Wb): Unidad de medida del flujo magnético en el Sistema Internacional.

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Se presenta una estructura general para resolver problemas de inducción electromagnética:

Calcular el flujo magnético Φm(t)
Calcular la fuerza electromotriz inducida (fem) usando la Ley de Faraday: ε = -dΦm/dt
Calcular la intensidad de corriente usando la Ley de Ohm: I = ε/R

Example: Se muestra un ejercicio detallado donde una espira rectangular se mueve en un campo magnético variable B(t) = 5t³ (T). Se calcula el flujo magnético, la fem inducida y la corriente en un tiempo específico.

La página también incluye un recordatorio sobre la Ley de Lenz:

Highlight: La Ley de Lenz determina que la corriente inducida generará un campo magnético que se opone al cambio del flujo magnético original.

Se presentan fórmulas específicas para diferentes situaciones:

Cuando varía B(t): ε = -d(BS cos α)/dt
Cuando varía S(t): ε = -B d(S cos α)/dt
Cuando varía α(t): ε = BS sin α dα/dt

Vocabulary:

Fuerza electromotriz (fem): El voltaje inducido en un circuito debido a la variación del flujo magnético.

Intensidad de corriente: La cantidad de carga eléctrica que fluye por unidad de tiempo, medida en amperios (A).

Esta página refuerza la importancia de la práctica en la resolución de problemas para dominar los conceptos de inducción electromagnética.