1. ¿Qué campo magnético crea en su entorno una corriente eléctrica rectilínea e indefinida? Explica cómo son, y dibuja, las líneas de campo magnético. ¿Cómo cambian los resultados anteriores al invertir el sentido de la corriente?

2. En el seno de un campo magnético uniforme, de valor B = 5 mT, se sitúa una espira rectangular rígida, de lados a = 10 cm y b = 5 cm (figura).

A) Calcula la fuerza ejercida sobre cada uno de los lados de la espira cuando circula por ella una intensidad eléctrica I = 2 A en el sentido indicado en la figura.

B) Determina el valor máximo de la fuerza electromotriz inducida en la espira cuando la hacemos rotar, alrededor de su eje de simetría horizontal, con una velocidad angular w = 4 π rad/s.

SOLUCIÓN

1. Ver Septiembre 94-95 Opción A en su epígrafe a)

2. Si invertimos el sentido de la corriente lo único que varía es el sentido de las líneas de campo, que será el opuesto. Aplicaremos en las nuevas condiciones la misma regla de la mano derecha.

A) La fuerza sobre un elemento de corriente ejercida por un campo magnético viene dada por la expresión: F = I· (L x B)

La fuerza sobre los lados cortos (b) de la espira será nula pues los vectores L son paralelo y antiparalelo respectivamente al vector campo magnético, B, y por tanto su producto vectorial será nulo

En los lados largos (a) los vectores L y B son perpendiculares, por lo que en ambos casos el módulo de la fuerza será F = I·a·B = 1 mN

Ambas fuerzas serán perpendiculares al papel. Tan sólo cambiará el sentido de las fuerzas.

Aplicando las reglas del producto vectorial, la fuerza sobre el lado superior saldrá hacia nosotros (perpendicular al plano del papel o pantalla y saliendo), mientras que la fuerza sobre el lado inferior será perpendicular al plano del papel (o pantalla) y entrando.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B) Aplicando la Ley de Faraday: ε = - dΦ/dt

El flujo a través de la superficie de la espira, si esta gira en torno al eje horizontal será Φ = B · S = B · S · cos(ω·t)

Al derivar esa expresión obtenemos: ε = B·S·ω·sen(ω·t)

Luego el valor máximo será :

ε _max = B·S·ω = π·10^-4 V = 0,314 mV