Fuerza electromotriz inducida por variación en la superficie-J1998B2
Una espira cuadrada de 5cm de lado, situada en el plano xy, se desplaza con velocidad de 2icm/s, penetrando en el instante t=0 en una región del espacio en donde hay un campo magnético uniforme B = -200k mT.
a) Determina la fuerza electromotriz inducida y represéntala gráficamente en función del tiempo. b) Calcula la intensidad de la corriente en la espira si su resistencia es de 10Ω. Haz un esquema, indicando el sentido de la corriente.
Solución:
Siempre que hay una variación de flujo magnético, habrá una fuerza electromotriz inducida. En este caso, esa variación del flujo se debe a una variación en la superficie de la espira que está en contacto con el campo magnético.
Inicialmente, la espira no está dentro de la superficie donde existe campo magnético. A una velocidad de 0,02m/s, la espira penetra en dicha región, luego la superficie de la espira en contacto con el campo será: S=lado1. lado2 =0,05.(0,02.t)
Φ=B.S.cos180=0,2.0,05.(0,02.t)(-1)
ξ=-dΦ/dt=0,2.0,05.0,02 = 2.10-4V
Solo habrá fuerza electromotriz inducida mientras varíe el flujo, es decir, mientras la espira está entrando en la región donde hay campo magnético. Una vez que está totalmente dentro, ya no habrá variación de flujo y por lo tanto f.e.m.=0
b) Si aplicamos la ley de Ohm: V=I.R → I = V/R = 2.10-4V/10=2.10-5A
Para conocer el sentido de la corriente, hemos de aplicar la ley de Lenz que da sentido al signo “-” que aparece en la expresión de la f.e.m.: la corriente que se induce en el circuito es tal que genera un campo magnético cuyo flujo se opone a la variación de flujo que se está produciendo. Es decir, si el flujo disminuye, el B que aparece debido a la corriente inducida, aumentará el flujo y a la inversa.
En este caso, el sentido de la corriente deberá ser antihorario, de manera que genere un campo en el sentido positivo del eje de las Z que contrarreste la variación de flujo.
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