16.2 Faraday Henri

8/8/2019 16.2 Faraday Henri

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIRIA

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMASCurso: FISICA II CB 312VProfesor: JOAQUIN SALCEDO [email protected]: Faraday Henry

Ley de Faraday Henry

Induccin electromagntica

Si la experiencia de Oersted parece magia ahora te sorprenders muchoms

Imagina un lazo de alambre conductor con un foquito. sin pila. Esperas queel foco se prende . ? No, verdad?

Experiencias

Acerca el imn el foquito se prendeAleja el imn el foquito se prende

Conclusin

Interpreta c/u de los grficos

Tipler -Mosca, Serway-Beichner, Sears-Semansky , Benson, Lea-Burke


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Conclusiones

Hay una fem inducida in d que depende de B

Cuando el imn esta en reposo el foquito esta apagado

Entonces corregimos depende del cambio de B en el tiempod B

d t

S N

Ahora a la espira se le adiciona un galvanmetro y

Se acerca el magneto y el Galvanmetro registra corriente

Alejo el magneto otra vez la corriente

Conclusin

Hay una corriente inducida que depende de Bin di

Cuando el magneto esta en reposo el galvanmetro no registra corrienteEntonces depende del cambio de B en el tiempo

ind

dBdp

dt

( * )

Ahora cambiamos. Dejamos el imn en reposo y alejamos o acercamos laespira

Mientras haya movimiento hay fuerza electromotriz inducida.



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Tambin podemos cambiar el tamao de la espira y se observa el efectoPero ahora podemos decir

ind

dA

dp dt ( ** )

Si hacemos rotar la espira tambin se produce el efecto. Considerando elngulo entre el CM y la normal al plano. La proporcionalidad es con la variacindel coseno del ngulo

cosind

ddp

dt

( *** )

Recordando que las tres magnitudes involucradas ( , ,B A ) estnrelacionadas con el flujoConcluimos

cos . MM ind AB A Bd

dt

== =

Ley de LenzLa fem inducida, la corriente inducida tienen un sentido al que se opone alcambio de flujo.

Mind

d

dt

=

Contreras: si se acerque que se aleja y si se aleja que se acerque

En la espira se va inducir una corriente que se opone al cambio de flujo y paraeso va generar su norte contra el norte del imn



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Si alejas la espira se genera sur frente al norte

Aplicado a circuitos



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Finalmente

Si hay N espiras muy juntitas la ley se puede resumir

Mind

d

N dt

=

La fem inducida en un circuito es directamente proporcional y opuesta ala rapidez de cambios en el flujo magntico a travs del circuito

La induccin electromagntica fue descubierta casi simultneamente y deforma independiente por Michael Faraday y Joseph Henry en 1830.

La induccin electromagntica es el principio sobre el que se basa elfuncionamiento del generador elctrico, el transformador y muchos otrosdispositivos.

Si no fuera por la Emiliana nos quedaramos con las gana de tomar caf

Si no fuera por la induccin electromagntica nos quedaramos con las ganas de ver aEmiliana..

Aplicaciones

FEM en MOVIMENTOUn conductor rectilneo de longitud l se mueve perpendicular a un CMU

Halla la diferencia de potencial entre sus extremos.

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/generador/generador.htmhttp://el%20transformador/http://el%20transformador/http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/generador/generador.htm


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E MF F qE qvB E vB

V El vBl

= = =

= = = Los electrones en el conductor se movern hasta llegar al equilibrio(recuerdaHall) entre alas fuerzas elctricas y magntica

* Un conductor rectilneo de longitud l rota perpendicular a un CMUHalla la diferencia de potencial entre sus extremos.

2

0

, ,

2

l

d Bvdr v wr d Bwrdr

Bw Bw rdr l

,

= = =

= =

* Un conductor rectilneo de longitud l se mueve perpendicular a un CMU sobrerieles sin friccin y una resistencia elctrica RHale el flujo, la corriente, la fuerza magntica, la fuerza aplicada y la potencia



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2 2

2 2 2 2

MM

ap

ap

d B ldx B l dx B lv

dt dt

BlvIR R

B lv vF IlB lB l B

R R

v l BP F v

R R

= = = =

= =

= = =

= = =

Si la barra del ejercicio se le abandona con una velocidad v0Halle v(t)

2 2d v B lv B l

F x m a m IB l B l vd t R R

= = = = =

Separando variables2 2 2 2

d v B l d v B lm v m

d t R v R= = d t

Evaluando la expresin con los ci

0

2 2/

00

v tt

v

dv B ldt v v e

v mR

= = Cul es el valor de la constante?

Halle I(t), ( )t

Continuando con los experimentos vemos que hay induccin entre circuitos. Alcerrar el interruptor el galvanmetro registra corriente. Pero solo al instante decerrar o abrir

Si el interruptor esta lejos del galvanmetro este fenmeno pasa inadvertido.



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* Una bobina de 200 vueltas de alambre tiene una resistencia total de 2

Cada vuelta es un cuadrado de 18 cm de lado. Se activa un CM que varia de 0a 0,5 T es 0,8 s. Halle la magnitud de la

a) fem inducidab) corriente inducida.

2 2 2cos (0, 5)(18 10 ) cos 0 0, 016

(0, 016 0)) 200 4,1

0, 8

4,1) 2, 05

2

M

Min d

in din d

B A x T m

a N Vt

b iR i AR

= = =

= = =

= = = =

* Una espira rectangular de ancho l, en CM uniforme B se jala con velocidadconstante perpendicularmente. Halla la Fem inducida y la corriente inducidaasumiendo que hay una resistencia efectiva R

cos cos 0

)

)

M

M Min d

in din d

B A B lx B lx

d d d xa N N B l

d t d t d t

Blvb iR iR R

= = =

= = = =

= = =

Blv

Otra versin de la ley de Faraday. CE inducidos

Sea una regin donde existe CM variableB

t

Si consideramos una carga de prueba q que se mueve alrededor de un circulode trabajo hecha sobre ella W, por cada vuelta ser

0

0

( 2 )

(2 ) .

W F d q E r

W q E r E d l

= =

= = =



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Si aplicamos Faraday Henri

rR2

2

2

. (2 )2

M

Min d

in d in d

B A B R

d d BR

d t d t

R d B E d l E r E

r d t

= =

= = =

= = =

Nota este CE inducido tiene una diferencia con el CE producido por una carga

No es conservativo..

. .Mind ind d d

E d l B d Adt dt

= = =



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Generadores y motoresUn generador de corriente alterna CA es un dispositivo que convierte energamecnica en energa elctrica.

G e n e r a d o r E M E E

La forma ms simple de un generador de ca consta de una N espiras dealambre muy compactos que gira por medios mecnicos externos en un CM.

N

S

S

El flujo es el CM por el rea y el coseno del ngulo que forman.

cos cosM B A B A w t = = Donde wt = relacin entre el ngulo y la rapidez angularAplicando Faraday-Henri , considerando al numero de vueltas N , la fuerzaelectromotriz inducida es.

cosMd d

N N B A w t N B A sen w t d t d t

= = =

La fem inducida es

m sen wt =



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La corriente inducida que circula por la resistencia R es

m a x

mi n di R i s e n w t i s e n w t

R

= = =

FASE. Observe que el voltaje y la corriente tienen el mismo destino. En el

mismo instante toman el valor mximo y ambos se anulan. Como elmatrimonio . Juntos en la pobreza y en la riqueza.Este concepto es muy pero muy importante lo veremos FASORES

Conclusin.La fem y la corriente son variable en el tiempo es armnica y su amplitud (valor

pico) es m N A B =

Su mximo valor es cuando wt = 90, 270, ..es decir cuando el CM esta en elplano de la bobina y la rapidez de cambio en el tiempo del flujo es mximo.

Su mnimo valor es cuanto wt =0, 180, es decir cuando el CM es

perpendicular al plano de la bobina y la rapidez de cambio en el tiempo delflujo es nulo.

En EEUU, .. y el Per excepto la frecuencia es de 60 Hz, En Europa. Arequipa es 50 Hz.

Aplicacin.Un generador consta de 10 vueltas de alambre en un rea de 0,09, laresistencia es de 12,0. si la espira gira en un CM de 0,5 . (unidades en SI)Halle la

a) fem inducida.b) corriente inducida

2 2 60 3 7 7

1 0 (0 , 5)(0 , 0 9 )37 7 1 2 0 ...

...1 2 0 .... 1 2 0

1 2

in d

in din d

w f

N B A w s e n w t s e n t

i s e n w t s e n t s e n t R

= = =

= =

= = =

=

Los valores mximos (valores pico) del voltaje y la corriente son

Tarea.1. Solucionar el problema. El foco en los terminales tendra que estar rotando



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Si lo ponemos fijo se va a entrelazar y finalmente romper.2. Buscar varias maneras como aplicar energa mecnica3. Cul era la funcin de la rueda en el pabelln de Mecnica?

Generador de corriente directa(cd)Las componentes son los mismos excepto los contactos de l espira rotatoria .Anillo separado llamada conmutador

La salida de voltaje siempre tiene la misma polaridad y pulsa en el tiempo. Loscontactos para el anillo separado invierten sus funciones cada medio ciclo.No es apropiada para aplicaciones. Los generadores comerciales usanmuchas bobinas y conmutadores tal que los pulsos sinusoidales estn fuera defase.

Motores.

Son generadores a la inversa..El motor es lo opuesto usa energa elctrica para obtener energa mecnica.

M o t o r E E E M

Se suministra una corriente a la espira en esta en un CM por una batera. Y el momento de torsin que acta sobre la espira que conduce corrienteocasiona que gire.

El trabajo til se consigue uniendo la armadura rotatoria a algn dispositivoexterno.

La espira gira en un CM entonces aparece una Fem inducida en sentidocontrario reduciendo la corriente.



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Un motor con bobinas con resistencia toral de 10 trabaja 120 V . cuando elmotor adquiere su mxima rapidez la fem inducida es 70V.Halle la corriente en las bobinas

a) al iniciob) cuando alcanza su rapidez mxima.c) En cierto instante la corriente es 8,0 A Cul es la Fem inversa?

120) 12

10

120 70) 5

10

) 120 8(10) ......

indind

ind ind

Va V iR i A

R

Vb V iR i A

R

c V iR V iR

= = = =

= = = =

= = = =

Corrientes parasitas. EDDY. TurbillonariasCuando hay placas, cuerpos metlicos movindose dentro de un CM. Loselectrones en la superficie se mueven, originando corrientes, en el sentido deoponerse al cambio de flujo.

Esta situacin lleva al cuerpo a detenerse.

Las aplicaciones son mltiples,

En sistemas de frenado. (Trenes, balanza, aspas giratorias,)

En muchos dispositivos es necesario hacer correcciones para evitar lascorrientes pasativas (laminas de transformadores .)

Tarea puede servir para detectar monedas falsas?how?


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