Electromagnetismo |
Inducción electromagnética Espiras en un campo magnético variable (I) Espiras en un campo magnético variable (II) Demostración de la ley de Faraday (I)
Acelerador de partículas El betatrón Varilla que se mueve en un c. magnético Caída de una varilla en un c. magnético Movimiento de una espira a través de un c. magnético Generador de corriente alterna Galvanómetro balístico Corrientes de Foucault (I) Corrientes de Foucault (II) Inducción homopolar Un disco motor y generador Autoinducción. Circuito R-L Circuitos acoplados (I) Circuitos acoplados (II) Oscilaciones eléctricas Elementos de un circuito de C.A. Circuito LCR en serie Resonancia Medida de la velocidad de la luz en el vacío Efectos mecánicos de la ley de Faraday El anillo de Thomson (I) El anillo de Thomson (II) |
Descripción | |
| En la página Demostración
de la ley de Faraday (I) se simuló una experiencia de aula en la que se explica de
forma cualitativa la ley de Faraday y se determina el sentido de la corriente inducida
aplicando la ley de Lenz. El modelo de imán en este ejemplo es análogo a un dipolo eléctrico, consistente en dos de cargas magnéticas iguales y de signo contrario. De este modo, se podía calcular de forma simple el flujo del campo magnético producido por el imán a través de las espiras del solenoide.
DescripciónEn esta página, el modelo de imán es un poco más refinado y se supone que es similar a un dipolo magnético, una espira de radio a por el que circula una corriente de intensidad i. Su momento magnético es m=p a2i. Para puntos alejados de la espira, el campo magnético producido por la espira tiene la siguiente expresión.
El flujo del campo producido por el imán a través de una bobina de radio b formada por de N espiras apretadas es.
Dado que el plano de la espira es perpendicular al eje Z, el flujo de la componente Y del campo es nulo. Por otra parte, como Bz apunta hacia abajo el flujo es negativo, tal como vemos en la figura.
El elemento diferencial de superficie dS, es el área de un anillo de radio y y de espesor dy, su valor es dS=2p y·dy
Aplicando la ley de Faraday
Esta función tiene dos extremos (un máximo y un mínimo) que calculamos haciendo dVe /dz=0 y se sitúan en z=±b/2., como podemos comprobar fácilmente.
El valor máximo de la fem es
El valor máximo de la fem Ve es mayor para bobinas de menor radio b.
ActividadesEn la experiencia descrita en el artículo Kingman, Rowland, Popescu. An experimental observation of Faraday’s law of induction. Am. J. Phys. 70 (6) June 2002, pp. 595-598. Se usa un imán de 1.0 cm de espesor y de 0.9 cm de radio. Se determina experimentalmente su momento magnético m, midiendo el campo magnético en distintas posiciones a lo largo de su eje Z,
El valor del momento dipolar magnético es de m=2.35 Am2. El campo magnético producido por el imán atraviesa una bobina de 400 espiras con una velocidad constante del orden de 70-90 cm/s. Los radios de las bobinas empleadas son del orden de 3 cm de radio. Ejemplo: Supongamos que la bobina tiene 3 cm de radio y la velocidad del imán es de 80 cm/s, el valor máximo de la fem es de
Introducir los valores de los parámetros siguientes:
Pulsar en el botón titulado Empieza. Se observa el imán acercándose a la bobina, el campo magnético se incrementa rápidamente cuando el imán se encuentra cerca de la bobina. Se representa mediante un vector el campo magnético producido por el imán en el centro de la bobina, y=0. El movimiento de los puntos de color rojo situados sobre la bobina nos señala el sentido de la corriente inducida. El sentido antihorario se toma como positivo y el sentido horario como negativo. Finalmente, se representa la fem en función de z, la distancia entre el imán y la bobina. Podemos observar que el máximo se sitúan en la posición z=-b/2, y el mínimo en la posición simétrica z=b/2. |
Demostración de
la ley de Faraday (II)
