Campos variables en el tiempo


Universidad Rafael Urdaneta
Facultad de Ingeniería
Profesor: Evelyn Nava
Cátedra: Física II

















Campos Variables con el Tiempo













Realizado Por:

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Gutiérrez Gereli C.I. 20.281.493
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Maracaibo, 30 de julio del 2009
Introducción

Casi todoslos dispositivos o máquinas modernas, desde una computadora hasta una lavadora automática o un taladro eléctrico, tienen circuitos eléctricos en su parte central. Anteriormente se aprendió que se requiere una fuerza electromotriz (fem) para que fluya una corriente en un circuito; la mayor parte del tiempo se tomó como fuente de fem una batería. Pero en la inmensa mayoría de los dispositivoseléctricos que se utilizan en la industria y en el hogar (incluso cualquier aparato que se enchufe en un contacto de pared), la fuente de fem no es una batería, sino una estación generadora de electricidad. Las estaciones de este tipo producen energía eléctrica convirtiendo otras formas de energía: energía potencial gravitatoria en una central hidroeléctrica, energía química en una centraltermoeléctrica que consume carbón o petróleo, energía nuclear en una central nucleoeléctrica. Pero, ¿cómo se lleva a cabo esta conversión? En otras palabras, ¿Cuál es la física en la que se apoya la producción de casi toda la energía eléctrica que necesitamos?

La respuesta es un fenómeno conocido como inducción electromagnética: si el flujo magnético a través de un circuito cambia, se induce una fem y unacorriente en el circuito. En una estación generadora de electricidad, se mueven imanes con respecto a las bobinas de alambre para crear un flujo magnético variable en las bobinas y, por lo tanto, una fem. Otros componentes clave de los sistemas de energía eléctrica, como los transformadores, también dependen de fem inducidas por medios magnéticos. De hecho, en virtud del papel que desempeña en lageneración de energía eléctrica, la inducción electromagnética es uno de los cimientos de nuestra sociedad tecnológica.

El principio central de la inducción electromagnética, y la piedra angular de este capítulo, es la ley de Faraday. Esta ley relaciona la fem inducida con el flujo magnético variable en cualquier espira, incluso en un circuito cerrado. Se examinará además la ley de Lenz, quepermite predecir el sentido de las fem y las corrientes inducidas.

La inducción electromagnética dice que un campo magnético que varia con el tiempo actúa como una fuente de campo eléctrico. Se verá también como un campo eléctrico que varía con el tiempo actúa como fuente de campo magnético. Estos sorprendentes resultados forman parte de un pulcro paquete de fórmulas, llamadas ecuaciones deMaxwell, que describen el comportamiento de los campos eléctricos y magnéticos en cualquier situación. Las ecuaciones de Maxwell preparan el terreno para comprender las ondas electromagnéticas.









Desarrollo

1. Ley de inducción de Faraday. Ley de Lenz.

Faraday intento obtener corriente eléctrica a partir de un campo magnético y utilizó un montaje (Figura 1.1) en el que lacorriente que pasa por la bobina izquierda origina un campo magnético que se concentra en el anillo de hierro mientras que la bobina de la derecha está conectada a un galvanómetro que indica la presencia de cualquier corriente inducida en su circuito. Faraday esperaba que una intensa corriente estable en la bobina de la izquierda produciría un campo magnético lo suficientemente grande como para produciruna corriente en la bobina de la derecha que compartía el mismo núcleo de hierro el cual contenía un galvanómetro.

Al principio Faraday pensó erróneamente, que un campo magnético estacionario podía producir una corriente, ya que la corriente eléctrica continua que circula en un alambre produce un campo magnético alrededor del mismo. Al contrario de lo que Faraday pensó, cuando el campo...