Ley General de la Inducción Electromagnética

Ley de Faraday, cuando un circuito sufre una variación de flujo magnético d0 durante un intervalo de tiempo dt es la sede de una fuerza electromotriz. FORMULA 

Ley de Lenz, el signo negativo de la fórmula de la Ley de Faraday fue establecido por Lenz, quien determinó que la corriente inducida es de sentido tal que tiende por sus efectos oponerse a la causa que le dio origen.

Imanes en el interior de campos magnéticos, cuando un pequeño imán permanente se sitúa en el interior de un campo magnético tiende a orientarse de modo que el polo norte señale la dirección y el sentido de B.

Intensidad del polo, cociente entre el valor de la fuerza F (FLECHA) ejercida sobre el polo y la inducción magnética.

Momento magnético, se define por la expresión: m = qm . 1
Par sobre el imán. C = m x B
Vector imantación, toda sustancia colocada en un campo magnético se imanta, es decir, adquiere un momento magnético que permite definir un vector imantación I.
La sustancia se dice lineal si el vector I es proporcional a H.
I = xH

Expresión, cuando un elemento de circuito se encuentra recorrido por una corriente continua I en un campo magnético de inducción B se halla sometido a la acción de una fuerza de expresión :
dF = I dl x B

• Regla para determinar el sentido de la fuerza:

Se puede aplicar la regla de los tres dedos de la mano derecha, haciendo coincidir el pulgar con la dirección de la corriente, el índice con el sentido de la inducción magnética, entonces el mayor indicará el sentido de la fuerza. También se puede aplicar la regla del producto vectorial.

Trabajo de la Fuerza Electromagnética

Expresión, si a un elemento de un circuito recorrido por la intensidad I que se encuentra en un campo magnético de inducción, se le desplaza la magnitud Dm.
 
Caso de un circuito cerrado
Ley de Marxwell, cuando un circuito indeformable se desplaza en un campo magnético, el trabajo de las fuerzas electromagnéticas que se ejercen sobre él es igual al producto de la intensidad de la corriente por la variación del flujo de inducción que comprende: FORMULA W=

En el caso de una bobina formada por N espiras, el momento magnético vale: M = NIS
El trabajo de las fuerzas en un desplazamiento infinitamente es: dW = d(M . B)

Cupla en una espiral plana recorrida por una corriente continua constante. Sea una espira plana cuya normal coincide con el eje z. Se elige B en el plano y Oz.

La cupla tendrá por efecto aproximar M y B y será nula cuando coincidan, entonces la espira es perpendicular a la inducción y la acción de la cupla habrá tenido por efecto desplazar la espira de modo que abrace el mayor flujo.

Se puede escribir vectorialmente la cupla en la forma.

Movimiento de una carga puntual en el interior de un campo magnético

Concepto, una partícula cargada que se mueve en un plano perpendicular a un campo magnético uniforme que está dirigido hacia el plano del papel sufre la acción de una fuerza magnética que es perpendicular a la velocidad de la particular, haciendo que se mueva en una circunferencia de radio r.

La fuerza magnética proporciona la fuerza centrípeta necesaria para el movimiento circular.
Frecuencia angular del movimiento circular.
Frecuencia ciclotrón, está dada por.
 
No depende del radio de la órbita ni de la velocidad de la partícula.

Espectrógrafo de masas, aparato para medir exactamente los pesos atómicos relativos y por consiguiente las masas de los isótopos de los elementos químicos.

Ciclotrón, se utiliza para acelerar partículas tales como protones o deuterones, hasta lograr una energía cinética elevada. Las partículas de energía alta se utilizan a continuación para bombardear los núcleos, produciendo reacciones nucleares.

También se utilizan protones o deuterones de alta energía para producir materiales radiactivos y con fines medicinales.

Efecto Halla es la aparición de un campo eléctrico transversal y una diferencia de potencial en el metal o en el semiconductor por los cuales fluye una corriente eléctrica, al situarlos en un campo magnético perpendicular a la dirección de la corriente.

Autoinducción e inducción mutua
 
AUTOINDUCCIÓN Es un circuito recorrido por una corriente crea un flujo, toda variación de este flujo resultante de la variación de la corriente en el circuito o de una deformación del circuito engendra en él una f.e.m llamada de autoinducción.

El flujo de autoinducción se puede escribir 0 = LI

Resultando entonces la f.e.m. de autoinducción
E = - L x di/dt
Coeficiente de autoinducción se define como la relación del flujo a la corriente correspondiente a un circuito.
El coeficiente de autoinducción depende de la forma y dimensión del circuito.
Unidad SI, del coeficiente de autoinducción, el henrio.

Henrio, inductancia eléctrica de un circuito cerrado en el cual una fuerza electromotriz de 1 voltio es producida cuando la corriente eléctrica que recorre el circuito varía uniformemente a razón de 1 amperio por segundo.

INDUCCIÓN MUTUA

Supongamos 2 circuitos C1 y C2 próximos, estando el circuito C1 recorrido por la corriente I1, produciendo en C2 un flujo. proporcional a la corriente I1.
Coeficiente de inducción mutua, se define como la razón de flujo abrazado por un circuito a la corriente que circula por un circuito próximo.
Los coeficientes M12 y M21 son iguales

M12 = M21 = M

ENERGÍA MAGNÉTICA Energía en una bobina, a toda variación de la corriente dl corresponde una variación d0 y una variación de la energía electromagnética del circuito dW = Id0 = Id(IL) = LidI

La energía almacenada cuando la corriente aumenta de 0 a I será: Wm = ½ LI2

Siempre que se establece un campo magnético en un volumen determinado del espacio se almacena una energía electromagnética.

CIRCUITOS CON INDUCCIÓN Intensidad magnetizante o fuerza magnetizante Es una magnitud vectorial tal que el producto escalar de los vectores H y B coincide con el trabajo de magnetización por unidad de volumen del medio considerado. Unidad SI, amperio por metro.

Laboratorio

Con cuidado coloque un imán en forma de herradura de manera que extremas queden sobre la mesa de trabajo. Conecte un extremo de un alambre de un metro de longitud a la fuente de potencia, a través de un amperímetro. Mantenga el alambre en sus manos, de manera que el alambre cuelgue entre los extremos del imán. Incremente la corriente a unos 4ª, mientras usted observa los cables.

Ejercicios

Un alambre de .10m de largo transporta una corriente de 5.0 A. El alambre forma ángulo recto con un campo magnético uniforme. La fuerza sobre el alambre es de.020N Cuál es la magnitud del campo magnético B.

Conocido Incógnita

F= 0.20N intensidad de campo
I= 5.0A
L=0.10m
Ec B= F/IL

Solución
B= t= campo magnético
 
Problemas

• Un alambre recto de 0.10m de largo que conduce una corriente de 2.0A forma un ángulo recto con un campo magnético. La fuerza sobre el alambre es de 0.04N Cual es la intensidad del campo magnético
• Un alambre recto de 0.50m de largo que transporta una corriente de 8.0A forma un ángulo recto con un campo magnético de 0.40T cuál es la intensidad de la fuerza sobre el alambre