La inducción electromagnética describe cómo los campos magnéticos variables generan corrientes eléctricas
La inducción electromagnética, descubierta por Michael Faraday en 1831, es el fenómeno por el cual un campo magnético variable induce una fuerza electromotriz (fem) en un conductor. Este principio es la base de generadores eléctricos, transformadores y muchas tecnologías modernas.
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Una espira circular de radio 10 cm está en un campo magnético uniforme de 0.5 T. Si el campo magnético disminuye uniformemente a cero en 0.2 segundos, calcula la fem inducida en la espira.
Datos: r = 10 cm = 0.1 m, Bi = 0.5 T, Bf = 0 T, Δt = 0.2 s, N = 1
Área: A = π(0.1)² = 0.0314 m²
Cambio de flujo: ΔΦ = (0 - 0.5) × 0.0314 = -0.0157 Wb
La fem inducida es de 0.0785 V o 78.5 mV.
Una bobina con 100 vueltas tiene un área de 50 cm². Si la bobina se gira desde una posición perpendicular a un campo magnético de 0.2 T hasta una posición paralela en 0.1 segundos, calcula la fem promedio inducida.
Datos: N = 100, A = 50 cm² = 0.005 m², B = 0.2 T, Δt = 0.1 s
Flujo inicial: Φi = 0.2 × 0.005 × cos(0°) = 0.001 Wb
Flujo final: Φf = 0.2 × 0.005 × cos(90°) = 0 Wb
La fem promedio inducida es de 1.0 V.
Una barra conductora de 50 cm se mueve con velocidad constante de 4 m/s perpendicularmente a un campo magnético uniforme de 0.3 T. Calcula la fem inducida entre los extremos de la barra.
Datos: B = 0.3 T, L = 50 cm = 0.5 m, v = 4 m/s, θ = 90°
La fem inducida entre los extremos de la barra es de 0.6 V o 600 mV.
Un solenoide largo con 1000 vueltas por metro tiene un radio de 2 cm. Una espira circular de radio 3 cm con 50 vueltas se coloca coaxialmente alrededor del solenoide. Si la corriente en el solenoide cambia de 0 a 5 A en 0.01 segundos, calcula la fem inducida en la espira.
Datos: n1 = 1000 vueltas/m, N2 = 50, r2 = 3 cm = 0.03 m, ΔI = 5 A, Δt = 0.01 s
Campo magnético final: Bf = 4π × 10⁻⁷ × 1000 × 5 = 6.28 × 10⁻³ T
Área de la espira: A2 = π(0.03)² = 2.83 × 10⁻³ m²
La fem inducida es de 0.089 V o 89 mV (el signo negativo indica la dirección según Lenz).
Un rectángulo de alambre con lados de 10 cm y 20 cm se mueve con velocidad constante de 2 m/s entrando en una región donde existe un campo magnético uniforme de 0.5 T perpendicular al plano del rectángulo. La región del campo tiene 30 cm de ancho. Calcula la fem inducida mientras el rectángulo está parcialmente dentro del campo.
Datos: B = 0.5 T, L = 20 cm = 0.2 m (lado perpendicular al movimiento), v = 2 m/s
La tasa de cambio del área: dA/dt = L × v = 0.2 m × 2 m/s = 0.4 m²/s
La fem inducida es de 0.2 V o 200 mV. El signo negativo indica que la corriente inducida se opone al aumento del flujo (Ley de Lenz).