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El flujo en una bobina de 200 espiras baja de 0,02 Wb a 0,005 Wb en 0,1 s. Calcula la fem inducida.
Física · Unidad 4 · Tema 17
Faraday y Lenz
Un imán que se mueve cerca de una bobina produce corriente. Así se genera casi toda la electricidad del mundo.
Ley de Faraday
Aparece una fuerza electromotriz cuando el flujo magnético cambia:
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Tres formas de cambiar el flujo
Cambiar el campo (mover el imán) · cambiar el área (una varilla que se desliza) · cambiar el ángulo (girar la bobina).Ver ejemplo · el imán quieto
Un imán está quieto dentro de una bobina. ¿Hay corriente?
- El flujo no cambia→ ε = 0. Lo que induce corriente es el cambio, no el imán.
Ver ejemplo · más rápido
Si el mismo cambio de flujo ocurre en la mitad del tiempo, ¿qué pasa con la fem?
- Δt está abajo
Mitad de tiempo → fem al doble. Por eso la aguja se mueve más cuando mueves el imán rápido.
Ley de Lenz
La corriente inducida se opone al cambio que la produce. Ese es el signo menos de la fórmula.
El imán se acerca
La bobina pone un polo igual de frente: lo repele.El imán se aleja
La bobina pone un polo contrario: lo jala.Para una varilla que se desliza sobre rieles:
Generadores y motores
Generador
Movimiento → electricidad. Una bobina gira dentro de un imán; sale corriente alterna con .Motor
Electricidad → movimiento. Es el mismo aparato funcionando al revés.Las represas, como las de Corani en Cochabamba, usan agua que cae para girar generadores.
A ver, rápido
Un imán está quieto dentro de una bobina. ¿Hay corriente?
El flujo no cambia: , entonces .
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Una bobina de 100 espiras y 0,01 m² de área está perpendicular a un campo que sube de 0 a 0,5 T en 0,2 s. Si la bobina tiene 5 Ω, ¿qué corriente circula?
Solo quiero ver la respuesta
V · A
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Una varilla de 40 cm se mueve a 10 m/s sobre dos rieles, dentro de un campo de 0,5 T. El circuito tiene 4 Ω. Calcula la fem, la corriente y la fuerza que frena a la varilla.
Solo quiero ver la respuesta
V · A · N
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Se acerca el polo norte de un imán a una bobina. ¿Qué polo aparece en la cara de la bobina que mira al imán? ¿Y si se aleja?
Solo quiero ver la respuesta
Al acercar: norte (lo repele). Al alejar: sur (lo atrae).
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Un generador tiene una bobina de 50 espiras y 0,02 m² que gira a 50 vueltas por segundo en un campo de 0,4 T. ¿Cuál es la fem máxima?
Solo quiero ver la respuesta
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Una espira de 0,03 m² está perpendicular a un campo de 0,2 T y en 0,05 s gira hasta quedar paralela. ¿Qué fem media se induce?
Solo quiero ver la respuesta
1. Ley de Faraday
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Leo con calma
El flujo en una bobina de 200 espiras baja de 0,02 Wb a 0,005 Wb en 0,1 s. Calcula la fem inducida.
Solo hay fem mientras el flujo cambia.
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Elijo la fórmula
El signo menos es la ley de Lenz: la fem se opone al cambio. Para el valor, se usa sin signo.
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Reemplazo
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Resultado
2. El campo crece
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Leo con calma
Una bobina de 100 espiras y 0,01 m² de área está perpendicular a un campo que sube de 0 a 0,5 T en 0,2 s. Si la bobina tiene 5 Ω, ¿qué corriente circula?
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Cambio de flujo
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fem
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Ohm
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Resultado
3. Varilla que se mueve
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Leo con calma
Una varilla de 40 cm se mueve a 10 m/s sobre dos rieles, dentro de un campo de 0,5 T. El circuito tiene 4 Ω. Calcula la fem, la corriente y la fuerza que frena a la varilla.
Al moverse, el área del circuito crece: el flujo cambia.
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Dibujo la situación
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fem de movimiento
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Corriente
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Fuerza sobre la varilla
Por Lenz, esta fuerza va contra el movimiento. Para mantener la velocidad hay que empujar.
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Resultado
· ·
4. Ley de Lenz
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Se acerca el polo norte de un imán a una bobina. ¿Qué polo aparece en la cara de la bobina que mira al imán? ¿Y si se aleja?
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La idea
La corriente inducida siempre se opone al cambio que la produce.
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Se acerca
El flujo crece. La bobina se defiende poniendo un norte de frente: repele al imán.
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Se aleja
El flujo baja. La bobina pone un sur: intenta retener al imán.
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Resultado
acerca → N · aleja → S
Si no fuera así, el imán se aceleraría solo y sacaríamos energía de la nada.
5. Generador
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Leo con calma
Un generador tiene una bobina de 50 espiras y 0,02 m² que gira a 50 vueltas por segundo en un campo de 0,4 T. ¿Cuál es la fem máxima?
Al girar, el flujo sube y baja todo el tiempo: sale corriente alterna.
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Paso todo al S.I.
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Elijo la fórmula
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Reemplazo
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Resultado
50 Hz es la frecuencia de la corriente de las casas en Bolivia.
6. Espira que gira 90°
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Leo con calma
Una espira de 0,03 m² está perpendicular a un campo de 0,2 T y en 0,05 s gira hasta quedar paralela. ¿Qué fem media se induce?
Perpendicular al campo = flujo máximo. Paralela = flujo cero.
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Flujos
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Reemplazo
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Resultado
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