Download Clase 24 - Inducción electromagnética

FÍSICA II
GRADO
Ingeniería Mecánica
Prof. Norge Cruz Hernández
Examen parcial:
28-4-2017
Aula: 2.8
18:30
Campo electrostático en el vacío. Potencial eléctrico.
Conductores y dieléctricos. Condensadores.
Corriente eléctrica. Reglas de Kirchhoff.
FÍSICA II
GRADO
Ingeniería Mecánica
Tema 6. Inducción electromagnética.
Prof. Norge Cruz Hernández
Tema 6. Inducción electromagnética. (4 horas)
6.1 Introducción
6.2 Fuerza electromotriz inducida sobre un conductor en movimiento
dentro de un campo magnético.
6.3 Ley de Faraday-Lenz.
6.4 Inducción mutua entre circuitos y autoinducción.
6.5 Circuito RL. Energía magnética almacenada en un elemento
inductor.
6.6 Corrientes de desplazamiento. Ecuaciones de Maxwell.
Bibliografía
Clases de teoría:
- Física Universitaria, Sears, Zemansky, Young, Freedman
ISBN: 970-26-0511-3, Ed. 9 y 11.
Clases de problemas:
-Problemas de Física General, I. E. Irodov
-Problemas de Física General, V. Volkenshtein
- Problemas de Física, S. Kósel
-Problemas seleccionados de la Física Elemental, B. B. Bújovtsev, V.
D. Krívchenkov, G. Ya. Miákishev, I. M. Saráeva.
Libros de consulta:
-Resolución de problemas de física, V.M. Kirílov.
6.3 Ley de Faraday-Lenz.
Un imán fijo no tiene efecto
alguno en una bobina de
alambre fija.
Cuando el imán y la bobina se
mueven uno con respecto al otro
se induce corriente en la bobina.
El sentido de la corriente cambia
según el movimiento relativo.
Si en lugar de un imán colocamos
una bobina con una corriente fija
y las dos boninas se mueven de
forma relativa, se induce una
corriente en la bobina.
Si colocamos ambas bobinas
fijas, pero hacemos variar la
corriente en la bobina conectada a
la batería, entonces se induce una
corriente en la bobina.
Si colocamos una bobina en un
campo fijo, y la bobina no se mueve,
entonces no se induce corriente en la
bobina.
Si hacemos girar la bobina, entonces
se induce una corriente en ella.
Si hacemos entrar o salir la bobina
del campo magnético, se induce una
corriente en la bobina.
En todos los casos donde se induce corriente, ha habido variación del
flujo magnético a través de la bobina que tiene conectado el
galvanómetro.
Ley de Faraday
 
 B   B  dS
S
La f.e.m. inducida en una espira cerrada es igual al negativo de la
relación de cambio con respecto al tiempo del flujo magnético a través de
la espira.
d B
 
dt
Ley de Lenz
La dirección de todo efecto de inducción magnética es la que se opone a
la causa del efecto.
La corriente inducida será de tal sentido que ayudará a restablecer la
pérdida de flujo del campo magnético en la espira.
dirección de la f.e.m. inducida
generador de corriente alterna
 B  AB cos( )
  0  t
  0  t
 B  AB cos(0  t )
 B  AB cos(0  t )
d B
  AB sin( 0  t )
dt
  AB sin( 0  t )
Existe un desfase de π/2 entre el flujo magnético y la f.e.m. inducida.
 B  AB cos(t )
  AB sin( t )
alternador comercial
generador de corriente continua
 B  AB cos(t )
  AB sin( t )
generador de conductor corredizo
 
 B   B  dS
S
 B  BLx
B
dx
 BL
dt
dt
B
 BLv
dt
  BLv
6.2 Fuerza electromotriz inducida sobre un conductor en movimiento
dentro de un campo magnético.
qvB  qE
Vab
vB 
L
Vab  vBL
Ahora supondremos que la barra móvil se desliza sobre un conductor en
forma de U.
  BLv
f.e.m. de movimiento

I
R
Ahora supondremos que la barra móvil se componen de varios elementos
de barra, que en su conjunto hacen la barra.


  
d  v  B  dl
d  Bvdl



f.e.m. de movimiento
   v  B  dl espira conductora cerrada




  
d  v  B  dl
dínamo de disco de Faraday
d  vBdr
d  rBdr
R
   rBdr
0
R
r 
  B 
2 0
2
2
R
  B
2
En el disco duro de una computadora se almacenan datos de un patrón de
áreas magnetizadas en la superficie del disco. Para leer estos datos se
coloca una bobina montada en un brazo flexible cerca del disco que está
girando. La bobina experimenta un flujo cambiante, que induce corriente.
El número, fecha de caducidad y nombre del titular de una tarjeta
bancaria están codificados en un patrón magnetizado en la banda del
reverso de la tarjeta. Cuando se pasa a través de un lector, la banda
induce una corriente que transmite la información al banco.
Toyota PRIUS
Este coche híbrido tiene un motor de gasolina y también un motor
eléctrico. Cuando el coche se encuentra en movimiento, los imanes de las
ruedas que giran pasan junto a bobinas fijas, induciendo una corriente
que carga las baterías.
El cigüeñal en rotación de un motor de émbolos hace girar un imán, y así
induce una f.e.m. en una bobina adyacente que genera una chispa que
enciende el combustible en los pistones del motor.