Inducción electromagnética

Electromagnetic Induction

Si mueves un imán cerca de una bobina fluye corriente; si lo detienes, la corriente desaparece. Lo clave es el cambio de flujo magnético, y a mayor tasa de cambio, mayor fem inducida. La ley de Faraday escribe esa relación en una ecuación. Aquí deslizas la tasa de cambio del flujo dΦ/dt para ver cómo responde la fem inducida.

¡Mover un imán genera corriente!

🧲 El descubrimiento de Faraday

①Acercar un imán a una bobina genera corriente

②Si el imán se detiene, la corriente desaparece

③Lo clave: el «cambio» del flujo magnético genera corriente

Visualización de la inducción

tasa de cambio del flujo dΦ/dt5 Wb/s

💡 Observación clave

①Cuanto mayor es dΦ/dt, mayor es la FEM

②Si Φ aumenta → la corriente inducida se opone al aumento (Lenz)

③Si Φ no cambia, la FEM es 0

Ley de Faraday

Ley de inducción de Faraday

ε = -dΦdt

FEM inducida = opuesto de la tasa de cambio del flujo

Bobina de N espiras

ε = -NdΦdt

Más espiras N → más FEM

Flujo magnético

Φ = BA cosθ

Φ: flujo (Wb); B: campo (T); A: área (m²); θ: ángulo entre B y la normal

Ley de Lenz

🔄 Ley de Lenz: la naturaleza se opone al cambio

①La corriente inducida se opone al cambio del flujo

②Si Φ aumenta → la corriente crea un campo opuesto

③Si Φ disminuye → la corriente crea un campo del mismo sentido

④Es el porqué del signo menos en la fórmula

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1

El flujo magnético a través de una bobina de 200 espiras cambia 0.01 Wb en 0.5 s. ¿Cuál es la magnitud de la fem inducida?

Aplica la ley de Faraday ε = N(ΔΦ/Δt) en magnitud.

ε = NΔΦΔt

Sustituye N = 200, ΔΦ = 0.01 Wb, Δt = 0.5 s.

ε = 200 × 0.010.5 = 4 V

▸ 4 V

La fem inducida es espiras × tasa de cambio del flujo. El signo menos es la dirección (Lenz); usa magnitudes para el tamaño.

Ejemplo 2

Un campo perpendicular a una espira de 0.5 m² aumenta de 0.1 T a 0.3 T en 0.2 s. ¿Cuál es la fem inducida?

Con Φ = BA (θ=0), el cambio de flujo es ΔΦ = ΔB·A.

ΔΦ = ΔB·A = (0.3 - 0.1) × 0.5 = 0.1 Wb

Sustituye en ε = ΔΦ/Δt.

ε = 0.10.2 = 0.5 V

▸ 0.5 V

De Φ = BA cosθ, si solo cambia B entonces ΔΦ = A·ΔB. Con área y ángulo fijos, basta un campo variable para inducir.

Resumen

Ley de Faraday (esencia)

ε = -NdΦdt

FEM inducida = − espiras × tasa de cambio del flujo

tipo examen (variante)

Una bobina tiene fem inducida ε. Si se duplica el número de espiras y también la tasa de cambio del flujo, ¿cuál es la fem inducida?

①2ε

②3ε

③4ε

④ε2

⑤6ε

▸ ③ 4ε

Como ε = N(dΦ/dt), es proporcional tanto a N como a dΦ/dt.

ε = NdΦdt

2× espiras × 2× tasa = 4×.

(2N)(2dΦdt) = 4NdΦdt = 4ε

🎯 Puntos clave

①ε = -NdΦ/dt: cambio rápido y muchas espiras → más FEM

②Lenz: la corriente se opone al cambio

③Φ = BAcosθ: cambio de área, campo o ángulo induce FEM

④Generador: la bobina gira → cambia θ → cambia Φ → FEM

⑤Transformador: ε₁/ε₂ = N₁/N₂ (relación de vueltas)

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Campo eléctrico y ley de Gauss

Interferencia y difracción de la luz

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