Departamento de Física Aplicada.

Física

Departamento de Física Aplicada.

Facultad Ciencias Químicas. U.C.L.M.

CAMPO MAGNÉTICO III: Ley de Faraday-Lenz.

1) Una barra conductora de longitud L y situada sobre el plano XY gira con una velocidad ω alrededor del eje Z, que pasa por su extremo. Dicha barra está situada en el interior de un campo magnético paralelo al eje Z (eje de giro). Calcular la diferencia de potencial inducida (d. d. p.) entre sus extremos, ε, en los siguientes casos:[pic 1]

1. El campo magnético es homogéneo, [pic 2], donde B0 es una constante positiva.
2. El campo magnético viene dado por [pic 3], donde C  es una constante positiva y r la distancia al eje Z

Solución: [pic 4] 

2) Se sitúa una varilla conductora de longitud L perpendicularmente a un conductor rectilíneo infinito por donde circula una corriente I0. Entre la varilla y el hilo existe una distancia d. Calcular la diferencia de potencial inducida entre los extremos de la varilla cuando ésta se mueve con una velocidad v0 paralela a dicho hilo. Repetir el problema si v0 fuera perpendicular al hilo.[pic 5]

Solución: [pic 6]

3) Considérese una varilla conductora de resistencia R y masa m que se desliza sin rozamiento a lo largo de dos raíles metálicos paralelos de resistencia eléctrica despreciable. Dichos raíles están separados entre sí una distancia a e inclinados un ángulo θ respecto de la horizontal. Suponiendo que existiera un campo magnético B0 homogéneo y dirigido hacia arriba (véase la figura):

1. Calcular la fuerza que se opone al movimiento de la varilla (fuerza paralela a los raíles).[pic 7]
2. Determinar la velocidad límite de la varilla.

Solución: [pic 8]

4) Una espira cuadrada de lado a se encuentra a una distancia d de un conductor rectilíneo infinito por donde circula una corriente I0 (véase la figura del problema 2). Calcular la diferencia de potencial y el sentido de la corriente eléctrica inducida en los siguientes casos:

 [pic 9]

1. La espira gira en torno al conductor rectilíneo pero manteniéndose siempre a la misma distancia del mismo.
2. La espira se traslada paralelamente al conductor.
3. La espira se aleja del conductor perpendicularmente.

Solución: [pic 10]        I se induce en sentido antihorario.

5) Una bobina circular de alambre tiene 5 cm. de radio y 400 vueltas. Inicialmente está situada perpendicularmente a un campo magnético homogéneo y constante de módulo 0.4 T. Calcular la fuerza electromotriz inducida (d. d. p.) en los extremos del bobinado en los siguientes casos:

1. La bobina se retira del campo magnético en 3 s. manteniendo la perpendicularidad y con velocidad constante.
2. La bobina gira 180º en cinco segundos.
3. Manteniendo la bobina en reposo, se dobla el valor del campo magnético en dos segundos.

En todos los casos, indicar el sentido de la corriente inducida.

Solución:  a) 0.42V        b) 0.503V        c) –0.63V

6) Un alambre cuadrado de lado a está situado en el plano ZY. Su lado inferior está en el borde de una región donde existe un campo magnético homogéneo, B0, paralelo al eje X. Posteriormente, se deja caer libremente la espira en dicha región. Calcular el valor y sentido de la corriente eléctrica inducida en la espira, así como la fuerza neta sobre la espira.

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