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Inducción electromagnética
Teoría
2022 · Ordinaria · Reserva
B2-a
Examen
a) Razone la veracidad o falsedad de la siguiente afirmación: En una espira conductora plana dispuesta con su plano perpendicular a un campo magnético de módulo B=at2B = a \cdot t^2, siendo aa una constante y tt el tiempo, se genera una corriente inducida constante.
Interacción electromagnéticaInducciónLey de Faraday
a) La afirmación es FALSA.

Para razonar la veracidad o falsedad de la afirmación, aplicaremos la Ley de Faraday-Lenz de la inducción electromagnética.Primero, calculamos el flujo magnético (ΦB\Phi_B) a través de la espira. Dado que el plano de la espira es perpendicular al campo magnético, el ángulo entre el vector de campo magnético (B\vec{B}) y el vector de área (A\vec{A}) es 00^\circ. Por lo tanto, el flujo magnético es el producto del módulo del campo magnético y el área de la espira.

\Phi_B = \vec{B} \cdot \vec{A} = B A \cos(0^\circ) = B A

Sustituyendo el módulo del campo magnético dado, B=at2B = a \cdot t^2, donde aa es una constante y AA es el área constante de la espira:

ΦB=(at2)A=aAt2\Phi_B = (a \cdot t^2) A = a A t^2

Según la Ley de Faraday, la fuerza electromotriz (f.e.m.) inducida (ε\varepsilon) es igual a la variación del flujo magnético con respecto al tiempo, con signo negativo:

ε=dΦBdt\varepsilon = -\frac{d\Phi_B}{dt}

Calculamos la derivada del flujo magnético con respecto al tiempo:

ε=ddt(aAt2)=aAddt(t2)=aA(2t)=2aAt\varepsilon = -\frac{d}{dt}(a A t^2) = -a A \frac{d}{dt}(t^2) = -a A (2t) = -2aAt

La fuerza electromotriz inducida (ε\varepsilon) es, por lo tanto, una función lineal del tiempo (tt).Finalmente, según la Ley de Ohm, la corriente inducida (II) en la espira es la f.e.m. inducida dividida por la resistencia (RR) de la espira (suponiendo una resistencia constante):

I=εR=2aAtRI = \frac{\varepsilon}{R} = \frac{-2aAt}{R}

Dado que la corriente inducida (II) es directamente proporcional al tiempo (tt), no es una corriente constante. Su magnitud varía linealmente con el tiempo. Por lo tanto, la afirmación de que se genera una corriente inducida constante es falsa.