¿Qué es el flujo magnético?
¿Alguna vez perdió el equilibrio y luego se recuperó para no caer? Ésta es una analogía eficaz de cómo funcionan los bucles conductores eléctricos cuando experimentan un cambio en el flujo magnético. El flujo magnético es la cantidad de campo magnético que penetra perpendicularmente a través de un área.
Se genera un campo magnético a partir del bucle de alambre en una dirección para mantener constante el flujo magnético a través del bucle. Intenta equilibrar el flujo magnético cambiante. Un voltaje inducido genera una corriente eléctrica inducida, que genera el nuevo campo magnético.
Usamos • para representar un campo magnético que apunta hacia afuera de la pantalla y una × para representar un campo magnético en la pantalla. El diagrama en su pantalla muestra un bucle de alambre que se mueve hacia un campo magnético. Las flechas representan la dirección en la que fluye la corriente en el circuito.
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¿Qué es la Ley de voltaje de Kirchhoff? Definición, ecuación y ejemplos
En este diagrama, el campo magnético dentro del bucle de alambre aumenta fuera de la pantalla porque la bobina se mueve de una pequeña cantidad de campo magnético a una mayor cantidad de campo magnético. El conductor quiere disminuir este campo magnético creciente. Para hacer eso, induce una corriente que se mueve en el sentido de las agujas del reloj porque generará un campo magnético que apunta a la pantalla. La forma en que puede saber en qué dirección fluirá la corriente es apuntar con el pulgar derecho en la dirección en la que el campo magnético necesita aumentar para mantener constante el flujo magnético neto. Sus dedos derechos se curvan en la dirección de la corriente inducida.
Debe existir un voltaje para impulsar una corriente. La ley de Faraday relaciona el cambio en el flujo magnético y el número de bucles del material conductor con el voltaje generado en el bucle. La ecuación en su pantalla muestra la ley de Faraday.
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- ΔV es el voltaje generado en voltios
- N es el número de bucles en la bobina
- ΔΦ es el cambio en el flujo magnético debido a un cambio en el área del bucle y / o un cambio en el flujo magnético en Webers (Wb)
- t es el tiempo requerido para el cambio de ΔΦ en segundos (s)
La ecuación para el flujo magnético ( Φ ) se da en la siguiente ecuación:
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- Φ es el flujo magnético en Webers (Wb)
- B es la fuerza del campo magnético en Tesla (T) perpendicular a la bobina.
- A es el área del bucle en metros cuadrados (m 2 )
Podemos usar la ley de Ohm, que se escribe V = IR , para calcular el amperaje después de que se ha determinado el voltaje. Veamos algunas aplicaciones de la ley de Faraday.
Aplicaciones
Los transformadores son dispositivos que se utilizan para aumentar o disminuir el voltaje. Consisten en un núcleo de metal de hierro con forma de marco de imagen. A cada lado del núcleo de hierro hay bucles de alambre. El voltaje de la bobina primaria afecta el voltaje de la bobina secundaria. Si la bobina secundaria tiene más bucles que la bobina primaria, el voltaje aumenta a un voltaje más alto. Si la bobina secundaria tiene menos bucles que la bobina primaria, el voltaje se reduce a un voltaje más bajo. Se utiliza en la transmisión de electricidad desde plantas de energía eléctrica a residencias y negocios.
Los cepillos de dientes eléctricos se cargan mediante el fenómeno del voltaje inducido. Dentro del dispositivo de carga hay una bobina de alambre. El dispositivo de carga tiene una bobina que experimenta un campo magnético cambiante debido a la corriente alterna en el sistema eléctrico de la casa. Dado que el campo magnético cambia debido a la corriente alterna, se induce una corriente en la bobina, que carga el cepillo de dientes eléctrico.
Cómo Calcular el Retorno de Inversión en Bienes Raíces
Ahora, hagamos un cálculo que involucre voltajes y corrientes inducidos debido a campos magnéticos cambiantes.
Un ejemplo
Aviso: un conductor circular con un radio de 10 cm se expone a un campo magnético de 0,1 T apuntando hacia arriba. El conductor circular es perpendicular al campo magnético y tiene una resistencia de 0,2 Ω. El campo magnético aumenta a 0,5 T en 0,5 segundos. ¿Cuál es la magnitud del voltaje inducido, la corriente inducida y la dirección del flujo de corriente?
Solución: siempre es útil dibujar el escenario.
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Necesitamos determinar ΔΦ , que es el cambio en el flujo magnético. Dado que el bucle es circular, el área se calculará utilizando el área de una ecuación circular, πr 2 .
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Ahora podemos insertar ΔΦ en nuestra ecuación:
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Como podemos ver, el voltaje inducido es ≈ 0.025 V. Podemos determinar el amperaje a través del lazo usando la ley de Ohm.
V = IR
Yo = V / R
I = 0,025 V / 0,2 Ω
Yo ≈ 0,13 amperios
Podemos determinar la dirección de la corriente apuntando con el pulgar de la mano derecha hacia arriba porque el bucle de alambre no quiere que el campo magnético cambie y está disminuyendo en la dirección hacia abajo. Con el pulgar derecho apuntando hacia arriba, los dedos derechos se curvan hacia la izquierda. Mirando hacia abajo en el bucle, sería un flujo en sentido antihorario.
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Resumen de la lección
Revisemos. La ley de Faraday cuantifica el voltaje inducido en un circuito conductor cerrado cuando hay un cambio en el flujo magnético. El flujo magnético es la cantidad de campo magnético que penetra perpendicularmente a través de un área. Una bobina de alambre que experimenta un campo magnético cambiante y / o un cambio en el área de la bobina provoca un cambio en el flujo magnético.
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Esto inducirá un voltaje que creará una corriente eléctrica a través del cable. La dirección de la corriente creará un campo magnético en la dirección que intentará mantener constante el campo magnético neto.
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La ley de Ohm ( V = IR ) se puede utilizar para determinar la corriente inducida en el bucle.
Los transformadores son dispositivos que aumentan o disminuyen el voltaje en función del número de bucles de cable alrededor de las bobinas primarias y secundarias en lados opuestos de un núcleo de hierro. Estos se utilizan en la transmisión de electricidad desde plantas de energía a residencias y negocios, y en los sistemas de carga de cepillos de dientes eléctricos.
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