Fisica

Campos variables en el tiempo
Corresponde a estudiar el fenómeno que tiene lugar por variaciones temporales del campo magnético. La lección 3 completará el estudio viendo la fenomenología que surge con las variaciones temporales del campo eléctrico: simetría en la Naturaleza

Los resultados globales obtenidos hasta ahora (Fund. I) se resumen en: En el vacío En el vacío

 E

 0 (1) B0

E  0
En medios materiales (dieléctricos)

  B  0J
 (medios lineales, homogeneos e isotrop.) 

 D   (para cualquier tipo de medio) o E  0
Además: Ecuación de continuidad

 E

Fuerza sobre una carga en movimiento
F  q(E  v  B)

  J 0 t o  J  0 para corrientes estacionarias

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Las ecuaciones (1) forman dos conjuntos de ecuaciones completamenteindependientes entre sí, uno para E (ó D ) y otro para B , lo que implica que no existe conexión entre ambos campos vectoriales. Ambos conjuntos fueron obtenidos a partir del estudio de campos E y B independientes del tiempo (cargas en reposo y corrientes estacionarias respectivamente).

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Introducción al fenómeno.

Faraday, sin embargo, tenía la sospecha de que existía

realmente unarelación entre ambos campos. A partir de sus experimentos, hacia 1831 encontró dicha relación, comprobando que sólo en el caso en el que “las cosas” cambiasen en el tiempo, es decir, para situaciones no estáticas, existía esa conexión entre campos eléctrico y magnético. El fenómeno de inducción fue observado por Faraday (UK) y Henry (USA) y la ley que lo rige, ley de Faraday - Henry, fue deducida porambos casi simultáneamente. Resultados observacionales de exp. con circuitos  Cuando se abre o se cierra el circuito (2)  el galvanómetro G G (1) (2) del circuito (1) acusa paso de corriente. El sentido en el que se desvía la aguja en G cuando se cierra es el contrario al correspondiente cuando se abre.  Cuando en (2) circula una corriente I(2) estacionaria (I(2) = cte)  G no acusa corriente.4

Conclusión: el fenómeno observado en la espira (1) no depende de la magnitud de I(2) sino de su rapidez de variación en la apertura y cierre del circuito (2). Resultados observacionales de experimentos con imanes  Cuando el imán se acerca a (1), G acercar alejar G (1) N S S N S N  acusa corriente, y es de sentido contrario al que acusa cuando se aleja el imán. Cuando se acerca o aleja elimán con los polos cambiados respecto a la primera situación  G acusa corriente pero en sentido

contrario en cada caso a la correspondiente a la primera situación. Conclusión: el fenómeno observado en la espira (1) no depende de la magnitud del campo B creado por el imán sino de la rapidez con la que cambia el B que ve la espira.
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Resultados observacionales: (Exp. en movimientorelativo)  Si el imán está fijo, G acusa corriente cuando es la espira fijo (1) la que se acerca o aleja del imán.

G (1)

S

N

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Ley de Faraday y de Lenz
En cualquiera de las situaciones anteriores, aparece una corriente en la espira (1) cuando existe variación de flujo magnético que atraviesa a la espira (1) en el tiempo.  si 

d en un circuito  se induce (aparece) una corriente,llamada dt

CORRIENTE INDUCIDA, Iind. Pero si  Iind  debe existir un campo eléctrico, llamado CAMPO ELÉCTRICO

INDUCIDO, Eind , que será el encargado de provocar el movimiento de las cargas que
constituyen Iind. El trabajo por unidad de carga realizado por el Eind para llevarla a lo largo de un contorno cerrado, será la fuerza electromotriz inducida, . 




C

Eind dl  

dd    B ds dt dt S

Ley de Faraday-Lenz
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El signo menos en la expresión anterior es lo que constituye la

ley de Lenz y significa que la

corriente que se induce en el circuito siempre trata de oponerse a la variación de flujo magnético que la creó. ¿Por qué puede variar el flujo magnético? Como mag   B ds  posibilidades:
S



Que B cambie con el tiempo  

B 0 t...