LEY DE FARADY

CAPÍTULO 10

LEY DE INDUCCIÓNDE FARADAY

Fuerza electromotriz debida al movimiento

Ley de Inducción de Faraday

Ley de Lenz

Cambio de flujo del campo magnético

Verificación experimental de la Ley de Inducción de Faraday

Flujo de campo magnético

El flujo magnético (φB) es el número de líneas de campo magnético que atraviesan una superficie (superficie que puede ser cerrada o abierta) en forma perpendicular

la superficie no es un vector, pero, si multiplicamos el escalar de superficie ds por el vector normal n, entonces el diferencial de superficie se convierte en un vector; esto es:

ds = ds n

n = vector unitario, normal a la superficie

El flujo magnético se define igual como se lo hizo con el flujo eléctrico

Si la trayectoria l comienza a aumentar, el flujo aumenta y, cuando l tiende a cero (disminuir), el flujo tiende a cero (flujo disminuye).

Convención de signos para φB:

Superficie abierta con líneas de campo magnético entrando al plano S.

calculamos el flujo magnético;

Superficie abierta, con líneas de campo magnético saliendo del plano S.

será negativo (-)

calculamos el flujo magnético;

el flujo es positivo (+)

Líneas de campo magnético B, que atraviesan una superficie cerrada.

El flujo φB en una superficie cerrada siempre es igual a cero

Se muestra los terminales de una bobina conectada a un galvanómetro, si introducimos un imán recto en la bobina, con su polo norte dirigiéndose hacia ella.

Imán entrando a la bobina

imán no se mueve

el imán se muevesaliendo de la bobin

la aguja del galvanómetro se desvía nuevamente, pero en sentido contrario, lo que quiere decir que la corriente en la bobina está en sentido contrario.

Si el imán se sostiene fijo (sin moverse) con respecto a la bobina, la aguja del galvanómetro no se desvía.

mientras el imán se está moviendo, la aguja del galvanómetro se desvía poniendo de manifiesto que está pasando una corriente por la bobina.

La corriente que aparece en este experimento se llama corriente inducida y se dice que es producida por una fuerza electromotriz inducida.

El galvanómetro G se desvía momentáneamentecuando el interruptor S se cierra o se abre.

Un campo eléctrico estará asociado al movimiento de una fuente magnética y no a la presencia de una fuente misma.

El campo eléctrico asociado al movimiento relativo entre una fuente magnética y una espira es función de la variación de flujo magnético a través de ella

Los experimentos muestran que habrá una fuerza electromotriz inducida en la bobina 1 de la figura, siempre que cambie la corriente en la bobina 2. Lo importante es la rapidez con la cual cambia la corrientey no la magnitud de la corriente.

Variando B, manteniendo constante S

Variando S, manteniendo constante B

Podemos variar el flujo con un imán permanente si mantenemos constante el área S de una espira, alejándose o acercándose al imán, con la finalidad de variar B.

Podemos variar el flujo, manteniendo constante el campo mag-nético B y variando el área.

La espira de área S se aleja y se acerca al polo norte del imán.

Podemos variar el flujo con un solenoide, si variamos B median-te la variación de la corriente i, que entra al solenoide), utilizando la fórmula

B = μ0 ni.

Con una corriente i1 en el solenoide, tenemos un flujo ΦB1:

φB1 = B1S = μ0 ni1 S,

n = N/L

Solenoide

cortetransversal del solenoide con i1 y una superficie constante S

corte transversal del solenoide con i2 y una superficie constante S.

Cambio del flujo, manteniendo constante B y variando el área S de la espira.

se produce una variación del flujo; esto es:

∆φB = B ∆b a

Podemos variar el flujo manteniendo constante el campo magnético B y moviendo el área de la espira mediante la rotación de la misma. Bajo este efecto, se está variando el área de la espira.

La espira que describe un área ab, se desplaza hacia la derecha, con una velocidad v en un campo B.

El trabajo (W ) es necesario para mover una carga q a través de la espira

Para calcular las magnitudes de las fuerzas F1 y F3, procedemos de la forma siguiente:

Reemplazando estos valores de F1 y F3 en la ecuación (10-2), tenemos:

Cuando la espira se ha desplazado una distancia dx, la velocidad es:

Reemplazando

dφB = B dS Cos

dφB = – B dS = –B bdx, reemplazando

la fuerza electromotriz inducida en un alambre conductor es igual al valor negativo de la rapidez con la cual está cambiando el flujo magnético que atraviesa el área que describe el alambre

Movimiento de un electrón que realiza un trabajo al moverse por un alambre conductor.

se genera un movimiento que, a su vez, realiza un trabajo.

Características de E:

Características de E:

-E aparece solo cuando el flujo magnético cambia.

-Solamente importa el movimiento relativo.

-Se aplica a cualquier región del espacio independiente de la presencia de un conductor.

-El signo negativo indica que la fuerza electromotriz inducida E, se opone al cambio de flujo magnético φB.

-No se origina debido a cargas electrostáticas. Se origina debido al flujo magnético variable.

-Las líneas de campo eléctrico inducido son líneas cerradas.

-Las líneas de campo electrostático salen de la carga positiva y terminan en una carga negativa.

“La corriente inducida aparece en un sentido tal que se opone a la causa que la produce”

El signo menos en la ley de Faraday sugiere esta oposición.

si el flujo magnético que traviesa el interior de una espira está aumentando, entonces la corriente inducida crea un flujo en dirección contraria para que se oponga a este aumento.

Si el flujo magnético que atraviesa el interior de una espira está disminuyendo, entonces la corriente inducida crea un flujo en la misma dirección para que se oponga a esta disminución.

MARJORIE AUQUILLA

SEGUNDO A

TELECOMUNICACIONES