Question

1. Una bobina rectangular de 80 vueltas y dimensiones de 7 cm x 10 cm se deja caer desde una posición donde B=0.3 T hasta una posición donde B = 0.9 T y se dirige perpendicularmente al plano de la bobina. Calcula la FEM promedio resultante inducida en la bobina si el desplazamiento ocurre en 0.35s.

2. Una bobina de alambre que tiene un área de 0.004 m2 se coloca en una región de densidad de flujo constante igual a 0.80 T. En un intervalo de 0.032 s, la densidad de flujo aumenta a1.6 T. Si la bobina consta de 25 espiras de alambre, ¿cuál es la FEM inducida?

3. Una bobina cuadrada que mide 35 cm de un lado y consta de 48 espiras de alambre, está colocada en forma perpendicular a un campo B de densidad de flujo de 0.95 T. si la bobina se gira hasta que su plano es paralelo al del campo en un tiempo de 0.42s, ¿cuál es la FEM media inducida?

4. Un poderoso electroimán tiene un campo de 2.3 T y un área de sección transversal de 0.55m2 . Si colocamos una bobina que tiene 250 vueltas y una resistencia total de 25 Ω alrededor del electroimán y luego activamos la potencia del electroimán en 0.46 s, ¿cuál es la corriente inducida en la bobina? APLICACIONES DEL ELECTROMAGNETISMO Este campo de la física ha sido clave en el desarrollo de numerosas disciplinas y tecnologías, en particular de las ingenierías y la electrónica, así como del almacenamiento de la electricidad e incluso su utilización en áreas de la salud, de la aeronáutica o de la construcción urbana. La llamada Segunda Revolución Industrial o Revolución Tecnológica no habría sido posible sin la conquista de la electricidad y del electromagnetismo. Ejemplos de aplicaciones del electromagnetismo
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Answer 1

La fuerza electromotriz inducida es de 0,96 V en la primera situación, de 2,5 V en la segunda y de 13,3 V en la tercera. En el cuarto punto la corriente inducida es de 27,5 A.

¿Cómo calcular la fuerza electromotriz?

En este caso lo que varía es el campo magnético al aumentar de 0,3 T a 0,9 T. Como es perpendicular al plano de la bobina, el flujo es:

$\phi=N.B(t).A$

Donde N es el número de espiras. B es el campo magnético y A es el área. La fuerza electromotriz inducida es, aplicando la ley de Faraday:

$\epsilon=-\frac{\Delta \phi}{\Delta t}=-\frac{N.\Delta B.A}{\Delta t}=-\frac{80.(0,9T-0,3T).(0,07m.0,1m)}{0,35s}\\\\\epsilon=0,96V$

¿Cómo hallar la fuerza electromotriz en esta bobina?

En este caso también varía el campo magnético, aumentando de 0,8 T a 1,6 T. Aplicamos la ley de Faraday para hallar la fuerza electromotriz inducida:

$\epsilon=-\frac{N\Delta B.A}{\Delta t}=-\frac{25.(1,6T-0,8T).0,004m^2}{0,032s}\\\\\epsilon=-2,5V$

¿Cuál es la FEM media si la espira es rotada?

Si la bobina está inicialmente perpendicular al campo magnético, el flujo es:

$\phi_1=N.B.A.cos(0\°)=N.B.A$

Y si es girada hasta que su plano es paralelo al campo magnético, el nuevo flujo es:

$\phi_2=N.B.A.cos(90\°)=0$

Entonces, la fuerza electromotriz media inducida es:

$\epsilon=-\frac{\Delta \phi}{\Delta t}=-\frac{\phi_2-\phi_1}{\Delta t}=-\frac{N.B.A}{\Delta t}=\frac{48.0,95T.(0,35m)^2}{0,42s}\\\\\epsilon=-13,3V$

¿Como hallar la corriente inducida?

En el primer instante, al ser el campo magnético nulo, el flujo magnético también lo era, cuando el electroimán se prende a máxima potencia, el flujo pasa a ser $\phi=N.B.A$. Entonces, la fuerza electromotriz es:

$\epsilon=-\frac{\Delta \phi}{\Delta t}=-\frac{N.B.A}{\Delta t}=-\frac{250.2,3T.0,55m^2}{0,46s}\\\\\epsilon=-687,5V$

La corriente inducida se obtiene aplicando la ley de Ohm:

$I=\frac{\epsilon}{R}=\frac{687,5V}{25\Omega}=27,5A$

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