Fenómenos de inducción

En este applet, examinamos la corriente inducida en un conjunto de N espiras situadas entre las piezas polares de un electroimán. El campo magnético B varía con el tiempo de la forma:

B=B₀ sen(w t)

donde B₀ es la amplitud del campo magnético y w es la frecuencia angular.

Instrucciones

Se introduce

1. La amplitud del campo magnético B₀ , en el control de edición titulado Campo magnético.

2. La frecuencia f , en el control de edición titulado Frecuencia.

3. El número de espiras N, en el control de edición titulado Número de espiras.

Se pulsa el botón titulado Empieza.

Se puede detener la marcha del "experimento" en cualquier momento pulsando en el botón titulado Pausa. Se reanuda, volviendo a pulsar el mismo botón titulado ahora Continua. Se puede ver la evolución de la "experiencia" paso a paso pulsando el botón titulado Paso.

A la izquierda del applet, observamos las piezas polares del electroimán. En el primer semiperiodo el polo Norte está abajo y el polo Sur arriba, cuando transcurre medio periodo se invierte la polaridad. Para visualizar la corriente inducida, se observa el movimiento de unos puntos rojos sobre las espiras que representan portadores de carga positivos. En medio de las espiras se representa en negro, el vector superficie S, que es proporcional al número de espiras N, y en azul el vector campo B, cuyo módulo y sentido va cambiando con el tiempo.

En la parte derecha del applet, asociamos el fenómeno físico con su representación gráfica. Se representa en el mismo sistema de ejes en azul, el campo magnético en función del tiempo. En rojo, la fem en las espiras. Las unidades de medida son arbitrarias.

Espira que se traslada a través de un campo magnético uniforme

En este applet, examinamos la corriente inducida en una espira cuadrada de lado a, que se mueve hacia una región rectangular de lado 2a. En dicha región existe un campo magnético constante perpendicular al plano de la espira. El applet nos permite estudiar lo que ocurre cuando la espira está entrando, cuando está completamente introducida  y cuando empieza a salir de la región en la que hay campo magnético.

Instrucciones

Se introduce

1. El campo magnético (en gauss), que es un número positivo o negativo.

2. La velocidad de la varilla (en cm/s), un número positivo menor que 10.

3. Podemos elegir el tipo de vista del fenómeno (en el espacio, o en el plano de la espira) activando o desactivando la casilla titulada Vista en el plano horizontal.

Se pulsa el botón titulado Empieza. La espira se mueve hacia la derecha con velocidad constante. Se puede detener el movimiento en cualquier momento pulsando en el botón titulado Pausa. Se reanuda, volviendo a pulsar el mismo botón titulado ahora Continua. Se puede ver la evolución paso a paso pulsando el botón titulado Paso.

Con la casilla Vista en plano horizontal desactivada, se pulsa el botón titulado Empieza. Observamos el sentido de la corriente inducida por medio del movimiento de pequeños círculos de color rojo que representan a los portadores de carga positiva. Se dibujan las fuerzas sobre los portadores de carga positiva situados en lados perpendiculares a la dirección del movimiento. El campo magnético se representa por una flecha vertical de color azul. La velocidad, por una flecha de color negro. La fuerza sobre los portadores de carga, por una flecha de color rojo.

Con la casilla Vista en plano horizontal activada, se pulsa el botón titulado Empieza. Vemos la "experiencia" tal como la dibujamos en el papel. En la parte inferior del applet, se representa la fem en función de la posición del centro de la espira medida desde un origen situado en el centro de la región en la que existe campo magnético.

Generador de corriente alterna

El generador de corriente alterna es un dispositivo que convierte la energía mecánica en energía eléctrica. El generador más simple consta de una espira rectangular que gira en un campo magnético uniforme. Cuando la espira gira, el flujo del campo magnético a través de la espira cambia con el tiempo y se produce una fem. 

En el applet se representa una espira de dimensiones fijas b=10 y a=30 cm, que gira en el seno de un campo magnético uniforme B.

Instrucciones

Se introduce

1. La intensidad del campo magnético (un valor positivo o negativo en gauss), en el control de edición titulado Campo magnético.

2. La velocidad angular de rotación w (rad/s), un número entre 0 y 5 rad/s, en el control de edición titulado Velocidad angular.

Se pulsa el botón titulado Empieza. La espira comienza a girar. 

A la derecha del applet, tenemos una representación tridimensional, se dibujan el vector campo y el vector superficie y la corriente inducida mediante el movimiento de puntos rojos que representan a portadores de carga positivos. Podemos comprobar la ley de Lenz, es decir, el sentido de la corriente inducida cuando el flujo aumenta y cuando disminuye.

En la parte inferior izquierda del applet, tenemos la representación bidimensional del fenómeno. Se usan los símbolos habituales para representar una corriente entrante o saliente. En este caso se dibuja el vector campo magnético y el vector velocidad sobre un imaginario portador de carga positivo situado en cada uno de los lados de longitud a de la espira.

En la parte superior izquierda, se realiza una representación gráfica del flujo (en color azul) y de la fem en color rojo en función del tiempo.