Practica No. 3

Ley de Faraday-Henry 

En base a los estudios teóricos de Michael Faraday y a los matemáticos de Joseph Henry, el fenómeno de la inducción electromagnética se resume en la siguiente manera: 

1. El movimiento relativo entre el conductor y un campo magnético, induce una FEM en el inductor. 2. La dirección de la FEM inducida, depende de la dirección del movimiento del conductor, con respecto al campo. 

3. La magnitud de la FEM es directamente proporcional a la rapidez con la cual las líneas del campo magnético son cortadas por el conductor. 

4. La magnitud de la FEM es directamente proporcional al número de vueltas del conductor que corta las líneas de flujo 

La ley de Faraday-Henry matemáticamente se expresa:

E=- N∆Φ/∆t

Donde: ε = FEM inducida (V) 

N = número de vueltas 

Φ = Flujo magnético (Wb)

t = Tiempo (s) 

Ley de Lenz

El sentido de la corriente inducida se puede obtener de la ley de Lenz que establece que, 

“El sentido de la corriente inducida sería tal que su flujo se opone a la causa que la produce”. 

En las figuras se puede observar que cuando el imán se acerca a las espiras, el flujo magnético a través de las espiras aumenta. De acuerdo con la Ley de Lenz, las 54 corrientes inducidas deben crear flujos que se deben oponer al aumento del flujo inicial, y los sentidos de las corrientes serán los indicados. 

Ejemplos

1. Una bobina rectangular de 50 vueltas y dimensiones de 5 cm x 10 cm se deja caer desde una posición donde B=0 hasta una posición donde B = 0.5 T y se dirige perpendicularmente al plano de la bobina. Calcule la FEM promedio resultante inducida en la bobina si el desplazamiento ocurre en 0.25s

Datos	Fórmula	Desarrollo	Resultado
N = 50 L = 10 cm H = 5 cm B1= 0 T B2= 0.5 T T = 0.25s ε = ?	∆Φ = ∆BA ε=-N∆Φ/∆t A = L x h	A= 5 cm x 10 cm ∆Φ =(0.5 T – 0T) 50cm2 ε=-50{80.0025Wb)/0.25s	A= 50 cm2 ∆Φ =2.5x10^-3Wb ε = -0.5 V

2. Una bobina de alambre que tiene un área de 0.002 m2 se coloca en una región de densidad de flujo constante igual a 0.65 T. En un intervalo de 0.003 s, la densidad de flujo aumenta a 1.4 T. Si la bobina consta de 20 espiras de alambre, ¿Cuál es la FEM inducida?

Datos	Fórmula	Desarrollo	Resultado
N = 50 A = 0.002 m2 B1= 0.65 T B2= 1.4 T T = 0.003s ε = ?	∆Φ = ∆BA ε=-N∆Φ/∆t	∆Φ =(1.4 T – 0T) 0.002m2 ε=-20{0.0015Wb)/0.003s	∆Φ =1.5x10^-3Wb ε = -10 V

3. Una bobina cuadrada que mide 20 cm de un lado y consta de 16 espiras de alambre, está colocada en forma perpendicular a un campo B de densidad de flujo de 0.8 T. si la bobina se gira hasta que su plano es paralelo al del campo en un tiempo de 0.2 s, ¿Cuál es la FEM media inducida?

Datos	Fórmula	Desarrollo	Resultado
N = 16 L = 20 cm B= 0.8 T T = 0.25s ε = ?	A= L x L ∆Φ = ∆BA ε=-N∆Φ/∆t	A= 0.2m x 0.2 m ∆Φ =(0m2 – 0.04m2) 0.8 T ε=-16{-0.032Wb)/0.2s	A= 0.04 m2 ∆Φ =-0.032 Wb ε = 2.56 V

4. Un poderoso electroimán tiene un campo de 1.6 T y un área de sección transversal de 0.20 m2 . Si colocamos una bobina que tiene 200 vueltas y una resistencia total de 20 Ω alrededor del electroimán y luego activamos la potencia del electroimán en 0.02 s, ¿Cuál es la corriente inducida en la bobina?

Datos	Fórmula	Desarrollo	Resultado
N = 200 A = 0.20 m2 B= 1.6 T T = 0.25s R = 20 Ω I = ?	Φ = BA ε=-N∆Φ/∆t A= L x L V = RI I = V/R	Φ = 0.20 m2 x 1.6 T ε=-200{-0.32Wb)/0.02s I = 3200 V/ 20 Ω	Φ =-0.32 Wb ε = -3200 V I = 160 A

Actividad: Realiza los ejercicios correspondientes descargando el archivo 

https://docs.google.com/document/d/1JuqRwRMtK-60_k9WI-utC4iGCKfung0HESnjqNccc88/edit