Preguntas Conceptuales
13.1 Ley de Faraday
Una bobina estacionaria se encuentra en un campo magnético que cambia con el tiempo. ¿La emf inducida en la bobina depende de los valores reales del campo magnético?
En los experimentos de Faraday, ¿cuál sería la ventaja de utilizar bobinas con muchas vueltas?
Un anillo de cobre y un anillo de madera de las mismas dimensiones se colocan en campos magnéticos para que haya el mismo cambio de flujo magnético a través de ellos. Compare los campos eléctricos inducidos y las corrientes en los anillos.
Analice los factores que determinan la emf inducida en un bucle cerrado de cable.
(a) ¿La emf inducida en un circuito depende de su resistencia? (b) ¿La corriente inducida depende de la resistencia del circuito?
¿Cómo afectaría a la emf el cambio del radio del bucle D que se muestra a continuación, suponiendo que C y D están mucho más juntos en comparación con sus radios?
¿Puede haber una emf inducida en un circuito en un instante en el que el flujo magnético que atraviesa el circuito es cero?
¿La emf inducida siempre actúa para disminuir el flujo magnético a través de un circuito?
¿Cómo colocaría un bucle plano de cable en un campo magnético cambiante para que no haya emf inducida en el bucle?
La normal al plano de un bucle conductor de una vuelta está dirigida con un ángulo a un campo magnético espacialmente uniforme Tiene un área fija y una orientación relativa al campo magnético. Demuestre que la emf inducida en el bucle viene dada por donde A es el área del bucle.
13.2 Ley de Lenz
Los bucles conductores circulares mostrados en la figura adjunta son paralelos, perpendiculares al plano de la página y coaxiales. (a) Cuando el interruptor S está cerrado, ¿cuál es el sentido de la corriente inducida en D? (b) Cuando el interruptor está abierto, ¿cuál es el sentido de la corriente inducida en el bucle D?
El polo norte de un imán se mueve hacia un bucle de cobre, como se muestra a continuación. Si mira el bucle desde arriba del imán, ¿diría que la corriente inducida circula en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario?
La figura adjunta muestra un anillo conductor en varias posiciones mientras se mueve a través de un campo magnético. ¿Cuál es el sentido de la emf inducida para cada una de esas posiciones?
Demuestre que y tienen las mismas unidades.
Indique el sentido de la corriente inducida para cada uno de los casos que se muestran a continuación, observando desde el lado del imán.
13.3 Fuerza electromotriz (emf) de movimiento
Una barra magnética cae bajo la influencia de la gravedad a lo largo del eje de un largo tubo de cobre. Si la resistencia del aire es insignificante, ¿habrá una fuerza que se oponga al descenso del imán? Si es así, ¿el imán alcanzará una velocidad terminal?
Alrededor del Polo Norte geográfico (o del Polo Sur magnético), el campo magnético de la Tierra es casi vertical. Si un avión vuela hacia el norte en esta región, ¿qué lado del ala está cargado positivamente y cuál negativamente?
Un bucle de alambre se desplaza por traslación (sin rotación) en un campo magnético uniforme. ¿Hay una fuerza automotriz inducida en el bucle?
13.4 Campos eléctricos inducidos
¿El trabajo es necesario para acelerar una varilla desde el reposo hasta una velocidad v en un campo magnético mayor que la energía cinética final de la varilla? ¿Por qué?
La lámina de cobre que se muestra a continuación está parcialmente en un campo magnético. Cuando se tira hacia la derecha, una fuerza de resistencia tira hacia la izquierda. Explique. ¿Qué pasa si la lámina se empuja hacia la izquierda?
13.5 Corrientes de Foucault
Una lámina conductora se encuentra en un plano perpendicular a un campo magnético que está debajo de la hoja. Si oscila a una alta frecuencia y el conductor está hecho de un material de baja resistividad, la región por encima de la lámina está efectivamente blindada de . Explique por qué. ¿El conductor protegerá esta región de los campos magnéticos estáticos?
El frenado electromagnético puede conseguirse aplicando un fuerte campo magnético a un disco de metal que gira unido a un eje. (a) ¿Cómo puede un campo magnético ralentizar el giro de un disco? (b) ¿Funcionarían los frenos si el disco fuera de plástico en lugar de metal?
Una bobina se mueve a través de un campo magnético como se muestra a continuación. El campo es uniforme en el interior del rectángulo y cero en el exterior. ¿Cuál es el sentido de la corriente inducida y cuál es el sentido de la fuerza magnética sobre la bobina en cada posición indicada?