PROBLEMA IDUCCIÓ ELECTROMAGÉTICA 1. En las siguientes figuras: a) eñala que elemento es el inductor y cual el inducido b) Dibuja las líneas de campo magnético del inductor, e indica (dibuja) el sentido de la corriente inducida. c) Explica con tus palabras tu elección para el sentido de la corriente inducida A) B) C) D) +- +- E) F) -+
G) H) 2. Razona si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) Un campo magnético crea siempre una corriente. b) una consecuencia de la ley de Lenz es que la corriente inducida en un circuito tiende siempre a disminuir el flujo magnético que lo atraviesa c) la fem inducida en un circuito es proporcional al flujo magnético que lo atraviesa 3. i no existe flujo magnético a través de una superficie, se puede deducir de ello que no existe tampoco campo magnético? 4. Calcular el valor de la fem inducida en una bobina de 200 vueltas que tarda 2 10-2 s en pasar entre los polos de un imán en forma de Herradura desde un punto en que el flujo magnético es 5 10-3 Wb a otro en el cuál éste vale 8 10-3 Wb. 5. En un marco cuadrado de 30 cm de lado tenemos mil vueltas de alambre enrollado. La intensidad de la componente horizontal del campo magnético terrestre es de 0.2 Wb/m2. i se hace girar el marco alrededor de un eje vertical, a partir de un plano norte/sur hacia un plano este/oeste, en 0.150 s a) Cual es la fem inducida? b) Cual es la corriente inducida si la resistencia de la bobina es de 2 Ω? 6. Un campo magnético uniforme de 0.4 T atraviesa perpendicularmente una espira circular de 5cm de radio y 15 ohmios de resistencia. Calcula la fem y la intensidad de corriente inducidas si la espira gira un cuarto de vuelta alrededor de su diámetro en 0.1 s. (3.14. 10-2 V, 2.1 ma) 7. Un carrete de hilo conductor de 500 espiras de 0,005 m de radio está en un campo magnético uniforme de 0,1 T de modo que el flujo que lo atraviesa es máximo. Halla la fem inducida si a) en 0,02 s el campo dobla su valor (-0,2v)
b) el carrete gira 180 en 0,02 s respecto a un eje que pasa por su centro y es perpendicular al campo (0,39 v) 8. El flujo magnético a través de una bobina, cuando circula por ella una intensidad de 2A, es de 22 Wb. Calcula la fem inducida cuando la corriente invierte su sentido en un tiempo de 2 ms. (2,2. 10 4 v) 9. Un solenoide de longitud 30 cm y radio 1 cm está constituido por 500 espiras. i por él circula una corriente de 2 A, calcular a) el valor de B en un punto cerca del eje de su centro (4,2. 10-3 T) b) el flujo que atraviesa el solenoide (1,3. 10-6 Wb) c) la autoinducción del solenoide (3,3. 10-4 H) d) la fem inducida si la corriente varía a razón de 120 A/s (-0,036 V) 10. Calcular la fem inducida en una espira si el flujo a su través varía a razón de 0,4 Wb/s. 11. Un solenoide de 400 espiras de 5 cm de radio está colocado en un campo magnético uniforme de 0,02 T. i en 0,3 s el flujo decrece en su interior hasta anularse cuál es la fem inducida? 12. Un campo magnético actúa sobre una espira, en qué condiciones se puede generar una corriente alterna en la espira? 13. Una bobina de 220 espiras y 30 cm 2 se sitúa en un campo magnético uniforme de 0.4 T con su eje alineado con las líneas de inducción. Calcula la fem inducida al girar la bobina 180 en 15 ms. (35,2 V) 14. Explica las diferencias que existen entre una dinamo y un alternador. 15. En un generador de corriente alterna a) Cómo afecta el tamaño de la espira al valor máximo de la fem sinusoidal y a su periodo? b) i la velocidad angular de rotación se duplica qué le ocurre al valor máximo y al periodo de la corriente sinusoidal? 16. i en un alternador se duplica la velocidad de giro de la espira a) como varia la f.e.m. inducida? b) como varia la frecuencia de la corriente inducida? 17. La bobina de un alternador consta de 25 espiras de 60 cm 2 y gira con una frecuencia de 50 Hz en un campo magnético uniforme de 0.4 T. Calcula a) la fem inducida en función del tiempo b) la fem máxima c) la intensidad máxima de corriente inducida si la bobina y el circuito exterior al que esta conectada suman una resistencia de 75 Ω 18. Una espira rectangular de 10 x 4 cm gira alrededor de su lado mas pequeño a 20 revoluciones por segundo en un campo magnético de 1.2 Wb/m 2. Calcular el máximo valor de la fem inducida en el circuito.
19. Una espira conductora circular gira en un campo magnético uniforme, alrededor de un eje perpendicular a la dirección del campo, con una velocidad angular de 300 r.p.m. Determina la frecuencia de la corriente alterna inducida. 20. La bobina de un generador tiene 200 espiras circulares de 10 cm de diámetro y gira en un campo magnético uniforme de 0.3 T a una velocidad de 3000 r.p.m. Calcula a) la fem inducida en función del tiempo b) la fem inducida máxima 21. La bobina de un alternador de 40Ω de resistencia total consta de 150 espiras de 3cm de radio. Calcula la frecuencia con que debe girar en un campo magnético uniforme de 0.6T para producir una corriente de intensidad máxima 2A. 22. Es la autoinducción un proceso físico distinto de la inducción electromagnética? 23. Explica que se entiende por fuerza contraelectromotriz. 24. Calcula la fem inducida en una bobina de 20cm de longitud formada por 200 espiras de 40 cm 2 de superficie cuando la intensidad que circula por ella decrece de 4A a 0A en 2 ms. 25. Un cuadrado de 20 cm de lado está situado en un campo magnético uniforme, perpendicular a su plano y apuntando hacia dentro de valor 0,3 T. El cuadrado se coloca en una nueva posición por dos métodos diferentes: a) desplazándolo paralelamente a sí mismo a velocidad constante b) haciéndolo girar 180 en torno a BC con ω= 100 rad/s. (1,2 V) c) Calcular la fem inducida en los dos casos. 26. Una bobina cuadrangular de dimensiones 1cm de ancho por 2 cm de largo, formada por 1000 vueltas de hilo conductor tiene una resistencia de 25 ohms. e introduce en un campo magnético uniforme de 2 Wb/m 2 con su plano inicialmente perpendicular a la dirección del campo, a continuación se le hace girar a) Con qué frecuencia debe girar para que se genere una fem de valor máximo 110v? (275 rad/s) b) encontrar la expresión de la fem (ε(t)=110 sen (275t) ) c) calcular el sentido y valor de la intensidad cuando la bobina ha girado un ángulo de 30 (2,2 A) 27. Describe como funciona un transformador. 28. Por el circuito primario de un transformador circula una corriente alterna de tensión máxima igual a 3000 V e intensidad máxima igual a 2 ma. Calcula la tensión y la intensidad máximas de salida si el circuito primario tiene 900 espiras y el secundario 30 espiras. 29. Un transformador tiene 100 vueltas en su circuito primario y 500 en el secundario. Razona como modifica la tensión y la intensidad de la corriente de entrada. 30. i la tensión de salida de un transformador es cien veces menor que la de la entrada, que relación existe entre las intensidades de entrada y salida.
31. Al abrir un circuito por el que circulaba una corriente de 24 A se induce en el una fem de 60 V. Calcula el coeficiente de autoinducción del circuito si la intensidad tarda 1 ms en anularse. 32. El circuito primario de un transformador es de 2400 vueltas y por él circula una corriente de tensión eficaz 220 V e intensidad eficaz 4 A. Calcula: a) las vueltas que debe tener el secundario para obtener una corriente de salida de tensión eficaz 10 V (solución: 109) b) la intensidad de salida en ese caso (solución: 88 A) 33. Razona por qué el coeficiente de autoinducción de una bobina de 50 espiras es mucho mayor que el de una sola espira. 34. Podemos utilizar un transformador para variar la tensión o la intensidad de una corriente continua? Justifica la respuesta 35. Calcula el coeficiente de autoinducción de una bobina de 30 cm de longitud y 1000 espiras de 60 cm 2 de sección. Cuál sería su autoinducción si introdujéramos un núcleo de hierro (µ r = 1500) en su interior. (0,025H, 37,5 H) 36. Que unidades tiene el coeficiente de inducción mutua. Razona la respuesta. 37. Responde: a) Cómo varía la autoinducción de un solenoide si se enrollan el mismo número de espiras en una longitud doble? b) Depende el coeficiente de inducción mutua de la intensidad que circula por cada uno de los circuitos? y de la rapidez con que varía dicha intensidad? EXAME DEAFÍO: 38. Un alambre recto horizontal de longitud 20cm está suspendido por sus extremos a dos muelles iguales. Oscila en un plano vertical con un periodo de 0,5 s y una amplitud de 2cm y se encuentra en un campo magnético de 0,5 T horizontal y perpendicular al alambre. Eligiendo como origen de tiempos el instante en que el alambre pasa por su posición de equilibrio moviéndose hacia arriba, encontrar a) la expresión de la velocidad de la barra en función del tiempo b) la expresión de la fem inducida entre sus extremos