Download Clase 26 - 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.
6.4 Inducción mutua entre circuitos y autoinducción.
 2  N2
d B2
dt
 B2  i1
N 2  B2  M 21i1
M 21 
N 2 B2
i1
di1
 2   M 21
dt
Si invertimos el orden del número de
las bobinas:
di2
 1   M 12
dt
N1 B1
M 12 
i2
N 2 B2
i1

N1 B1
i2
M se expresa en H (henry) en el
SI,
en
honor
al
físico
estadounidense Joseph Henry
(1797-1878)
M12  M 21  M
inductancia mutua
depende de las propiedades
geométricas de la bobina
… y de las propiedades
magnéticas del núcleo
Una corriente variable en la bobina de la base induce una f.e.m. en otra
bobina en el cepillo y hace que se cargue la batería.
cálculo de la inductancia mutua
M
N 2  B2
i1
N 2 B1 A
M
i1
 0 N1 N 2 A
M
l
N 2 A 0 N1i1
M
i1
l
autoinductancia e inductores
inductor
M 12 
Si ambas bobinas son la misma,
entonces la corriente variable en la
bobina inducirá una f.e.m. que se
opondrá al efecto producido por la
corriente variable, siguiendo la Ley
de Lenz.
f.e.m. autoinducida
N1 B1
i2
inductancia mutua
di2
 1   M 12
dt
di
  L
dt
N B
L
i
autoinductancia
 
di
E

d
l


L
n

dt
  b  
E

d
l

E

d
l
n
n


a
 
di
a En  dl  L dt
b
di
Vab  L
dt
cálculo de autoinductancia
 0 Ni
B
2r
0 NiA
B 
2r
0 N A
L
2r
2
N B
L
i
6.5 Circuito RL. Energía magnética almacenada en un elemento inductor.
di
Vab  L
dt
di
P  iL
dt
P  Vabi
dU
di
 iL
dt
dt
dU  Li di
I
U  L  idi
0
energía almacenada
en el inductor
1 2
U  LI
2
1 2
u
B
20
densidad de energía
magnética
2
1 2
0 N A
U  LI L 
2r
2
2
1 2 0 N A
U I
2
2r
2 2
U
1
I N
 0
2
A2r 2 (2r )
1  0 IN 
u


20  2r 
2
1 2 E  u dV
uE 
B B  B
20
V
1
2
uE   0 E
2
EE   u E dV
V
circuito R-L (carga)
cerramos el interruptor S1 …

 di 

 
 dt inicial L

 di 
di
Vab  iR Vbc  L
dt
di
  iR  L  0
dt
di  R
  i
dt L L
R
 0   I final
 
L L
 dt  final

I final 
R
di  R
  i
dt L L
t

L / R  
i(t )  1  e

R
di   t  L / R 
 e
dt L

t

L / R  
i(t )  1  e

R
  L/R

constante de tiempo
característico
di
  iR  L  0
dt
di
i  i R  Li
dt
di
  iR  L
dt
P  PR  PL
2
circuito R-L (descarga)
abrimos el interruptor S1 y cerramos el
S2 al mismo tiempo
di
iR  L  0
dt
i(t )  I 0e
t
L / R 
0  PR  PL
FÍSICA II
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Ingeniería Mecánica
Tema 6. Inducción electromagnética.
(PROBLEMAS)
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.
Problemas de Física General, I. E. Irodov
Problema 3.288