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Inducción electromagnética
Teoría
2018 · Extraordinaria · Reserva
2B-a
Examen
a) Una espira circular se encuentra en reposo en una región del espacio. Indique, razonadamente y con ayuda de un esquema, cuál será el sentido de la corriente inducida cuando: (i) El polo norte de un imán se acerca perpendicularmente a la espira por el polo norte; (ii) el imán está en reposo y orientado perpendicularmente a la superficie de la espira a 10 cm10 \text{ cm} de su centro.
ley de Lenzcorriente inducidaflujo magnético+1
Corriente inducida en una espira circular

Para determinar el sentido de la corriente inducida se aplica la Ley de Faraday-Lenz: la corriente inducida tendrá un sentido tal que su campo magnético propio se oponga a la variación del flujo magnético que la produce.

(i) El polo norte del imán se acerca perpendicularmente a la espira por la cara norte

Cuando el polo norte se acerca a la espira, el flujo magnético a través de ella aumenta (el campo B\vec{B} del imán, que sale del polo norte, aumenta a medida que el imán se acerca). Por la Ley de Lenz, la corriente inducida debe crear un campo magnético que se oponga a ese aumento, es decir, debe crear un campo magnético propio que apunte en sentido contrario al campo del imán (alejándose del imán, hacia el lado desde donde este se acerca).Aplicando la regla de la mano derecha, para que el campo propio de la espira salga hacia el imán (en sentido contrario al campo que aumenta), la corriente debe circular en sentido antihorario cuando se observa la espira desde el lado desde el que se acerca el imán (polo norte).

BespiravI (antihorario)

Resultado: la corriente inducida circula en sentido antihorario (vista desde el polo norte del imán). Así, la cara de la espira que mira al imán actúa como un polo norte magnético, repeliendo al imán que se acerca.

(ii) El imán está en reposo y orientado perpendicularmente a la superficie de la espira a 10 cm de su centro

Si el imán se encuentra en reposo, no hay variación del flujo magnético a través de la espira. Aunque existe un flujo neto a través de ella (el campo del imán la atraviesa), este flujo es constante, por lo que:

E=dΦBdt=0\mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt} = 0

Al ser la fuerza electromotriz inducida nula, no circula ninguna corriente inducida por la espira. La condición necesaria para que exista corriente inducida es que el flujo magnético varíe con el tiempo, lo cual no ocurre si el imán está estático respecto a la espira.Resultado: no se induce ninguna corriente en la espira cuando el imán permanece en reposo, independientemente de la distancia a la que se encuentre.