Ley de Faraday: campos electromagnéticos de un campo cambiante

1 · Predecir

Un bucle de alambre se encuentra en un campo magnético cuya fuerza oscila en el tiempo (el área del bucle permanece fija). ¿Aparece un EMF en el bucle aunque el bucle en sí no se esté moviendo?

• No: EMF requiere movimiento físico del bucle o fuente de campo.
• Sí, la ley de Faraday dice que un flujo cambiante induce una FEM, incluso en un bucle estacionario, siempre que el campo mismo esté cambiando.
• EMF solo aparece si el bucle se mueve a través del campo.

2 · Configurar

1. Abra el ajuste preestablecido de Changing-Flux-b y presione Restablecer. El área del bucle se fija en 0.02 m²; el campo oscila como B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4Hz × t)).
2. Habilite la lectura de EMF inducida.
3. Lea el EMF inducido en cada momento indicado.

3 · Recopilar Datos

Grafique la EMF inducida (eje y) frente al tiempo t (eje x) para sus tres lecturas y dibuje cómo oscila durante un período completo (2.5 ).

4 · Analizar

1. Para una prueba, calcule EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt) usando A = 0.02 m², B₀ = 0.6 T, ω = 2π×0.4 rad/s. Compare con la tabla.
2. Explique por qué la FEM inducida es proporcional a qué tan RÁPIDO cambia el campo (dB/dt), no al valor instantáneo del campo; la FEM puede ser grande incluso cuando B está cerca de su valor promedio, si B cambia rápidamente allí.

5 · Ampliar

1. Este es el principio básico detrás de un generador de CA: en lugar de cambiar B directamente, un generador hace girar un bucle a través de un campo fijo, lo que cambia el flujo con la misma eficacia. Explique por qué el diseño del generador generalmente hace girar la bobina en lugar de hacer oscilar el imán.
2. El signo negativo en EMF = −dΦ/dt (ley de Lenz) significa que la corriente inducida se opone al cambio que la causó. Explique qué significa físicamente 'oponerse al cambio' para un bucle en un campo creciente versus un campo decreciente.

La física detrás de este experimento

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