Ejemplo n° 9 de inducción electromagnética
Ejemplo nº 9
Una varilla conductora, de 20 cm de longitud y 10 Ω de resistencia, se desplaza paralelamente a sí misma y sin rozamiento, con una velocidad de 5 cm/s, sobre un conductor en forma de U de resistencia despreciable en el seno de un campo magnético de 0,1 T. Determina:
a) La fem que aparece entre los extremos de la varilla.
b) La intensidad que recorre el circuito y su sentido.
c) La fuerza externa que debe actuar sobre la varilla para mantenerla en movimiento.
Dispositivo de inducción
Desarrollo
Datos:
l = 20 cm = 0,2 m
R = 10 Ω
v = 5 cm/s = 0,05 m/s
B = 0,1 T
Fórmulas:
ε = l·v·B
F = l·I·B
Solución
Supongamos que el campo magnético tiene la dirección perpendicular al papel y sentido hacia la derecha.
Sobre cada electrón del conductor actúa la fuerza de Lorentz:
FLorentz = q·(v·B)
De dirección la de la varilla y sentido, al tener el electrón carga negativa, hacia abajo. Por lo que la intensidad que circula por el conductor lo hace en sentido contrario a las agujas del reloj.
a)
La fem inducida en la barra conductora es:
ε = l·v·B = 0,2 m·0,05 m/s·0,1 T
ε = 1·10⁻³ V
b)
La intensidad que recorre el circuito la calculamos aplicando la ley de Ohm:
Reemplazamos por los valores y calculamos:
i = 10⁻⁴ A
c)
Como por la varilla circula una intensidad I y está colocada dentro de un campo magnético, actúa sobre ella una fuerza magnética de sentido opuesto al de la velocidad:
Fmagnética = l·(Ī·B)
Para mantener a la varilla en movimiento debemos aplicar una fuerza externa.
Fexterna de sentido contrario al de la fuerza magnética, es decir, del mismo sentido que el de la velocidad. Esta fuerza es la que realiza el trabajo necesario para mantener la corriente por el circuito. Su módulo es:
F = l·I·B = 0,2 m·10⁻⁴ A·0,1 T
F = 2·10⁻⁶ N
• Fuente:
Física de 2° de Bachillerato - Colegio Montpellier
Autor: Leandro Bautista. España.
Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet).
Ejemplo, cómo determinar la corriente inducida