Una espira conductora circular fija, con centro en el origen de coordenadas está contenida en el plano XY. Un imán se mueve a lo largo del eje Z.
a) Explique razonadamente cuál es el sentido de circulación de la corriente inducida en la espira en los casos i) e ii) mostrados en las figuras.
La espira circular está fija en el plano XY con centro en el origen. El imán se mueve a lo largo del eje Z. Para determinar el sentido de la corriente inducida aplicamos la Ley de Lenz: la corriente inducida tiene el sentido tal que el campo magnético que genera se opone a la variación del flujo que la produce.
a) Análisis de los dos casos:En la figura i) el imán se encuentra encima de la espira con el polo Sur orientado hacia abajo (hacia la espira) y se mueve alejándose de ella hacia arriba (sentido +Z).El polo Sur atrae las líneas de campo magnético hacia él, por lo que el campo del imán atraviesa la espira en sentido +Z (de abajo hacia arriba, saliendo por el polo Norte en la parte superior). Al alejarse el imán hacia arriba, el flujo magnético a través de la espira en la dirección +Z disminuye.Por la Ley de Lenz, la corriente inducida debe generar un campo magnético que compense esa disminución, es decir, que apunte en la dirección +Z (hacia arriba) a través de la espira. Aplicando la regla de la mano derecha, para que el campo inducido salga por la cara superior de la espira (+Z), la corriente debe circular en sentido antihorario vista desde arriba (desde el eje +Z).
Resultado caso i): La corriente circula en sentido antihorario vista desde el eje +Z (desde arriba).
En la figura ii) el imán se encuentra debajo de la espira con el polo Norte orientado hacia arriba (hacia la espira) y se mueve alejándose de ella hacia abajo (sentido −Z).El polo Norte emite líneas de campo magnético, por lo que el campo del imán atraviesa la espira en sentido +Z (de abajo hacia arriba). Al alejarse el imán hacia abajo, el flujo magnético a través de la espira en la dirección +Z también disminuye.Por la Ley de Lenz, la corriente inducida debe generar un campo magnético que se oponga a esa disminución, es decir, que apunte en la dirección +Z (hacia arriba) a través de la espira. Por la regla de la mano derecha, la corriente debe circular igualmente en sentido antihorario vista desde arriba.Resultado caso ii): La corriente también circula en sentido antihorario vista desde el eje +Z (desde arriba).
En ambos casos el flujo a través de la espira decrece (el imán se aleja en ambas situaciones) y el flujo neto atraviesa la espira en el mismo sentido (+Z), por lo que en los dos casos la corriente inducida circula en sentido antihorario vista desde el eje +Z positivo. La diferencia entre ambos casos radica únicamente en la posición del imán (encima o debajo de la espira) y en el polo que apunta hacia ella, pero el efecto sobre el flujo es el mismo: disminución del flujo en +Z al alejarse el imán.