Resolución del Ejercicio F2BE1954 de Movimiento Ondulatorio para Física de Bachillerato
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Explicación Física de la Experiencia de Henry de Electromagnetismo: Inducción Electromagnética.
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Resolución del ejercicio F2BE1956 de Inducción Magnética, de aplicación de la Experiencia de Henry

RESOLUCIÓN DEL EJERCICIO F2BE1956 DE APLICACIÓN DE LA EXPERIENCIA DE HENRY:

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EJERCICIO F2BE1956 DE INDUCCIÓN MAGNÉTICA (EXPERIENCIA DE HENRY):

EJERCICIO F2BE1956:

La barra conductora de la figura se desplaza sobre dos hilos igualmente conductores con una velocidad de 40 cm/s. La barra mide 20 cm y se encuentra dentro de un campo magnético de 0,5 T, dirigido hacia el interior del papel. Hallar:

a.- La fuerza magnética que actúa sobre un electrón de la barra.

b.- El campo eléctrico en el interior de la barra.

c.- La fuerza electromotriz inducida a causa del movimiento de la barra

RESOLUCIÓN DEL EJERCICIO:

APARTADO A, DE LA FUERZA MAGNÉTICA:

El siguiente dibujo es un trozo del conductor, para facilitar la identificación de los elementos:

     

Como consecuencia del movimiento del conductor (que está dentro de un campo magnético), los electrones (cargas negativas) que lo constituyen se verán sometidos a una fuerza magnética, descrita por la ley de Lorenz:

 

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Que según el esquema propuesto está dirigida hacia abajo del conductor, tal y como indica el dibujo (flecha azul) por las propiedades del producto vectorial de velocidad y campo magnético para cargas negativas.

El valor de la fuerza, el módulo, que es lo que nos piden en este apartado, pasando la velocidad a m/s y teniendo en cuenta que la velocidad es perpendicular al campo magnético (ángulo igual a 90º):

APARTADO B, DEL CAMPO ELÉCTRICO EN EL INTERIOR DE LA BARRA:

La fuerza magnética desplaza los electrones en el interior de la barra, produciendo una distribución desigual de carga (carga negativa en la parte inferior de la barra y positiva en consecuencia en la parte superior) que da lugar a un campo eléctrico, cuyo valor podemos calcular ya que cuando se llega al equilibrio la fuerza magnética iguala a la eléctrica de valor:

APARTADO C, DE LA FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA:

Según la ley de Faraday, la fuerza electromotriz inducida:

Teniendo en cuenta que el flujo de campo magnético:

Nos queda que para este caso en el que varía la superficie expuesta de la espira y que el campo magnético es constante:

Como además, el campo magnético B es perpendicular a la superficie de la espira, el ángulo que forman los vectores B y S es de cero grados y su coseno entonces vale 1:

La superficie de la espira es L · L’ (base por altura) y si bien el término L es constante, el término L’ varía a cuenta de la velocidad:

Teniendo en cuenta que velocidad es igual a espacio partido por el tiempo:

Como la Superficie:

Entonces, la fuerza electromotriz inducida, en valor absoluto: