Ejemplo de la ley de Faraday | Física | Khan Academy en Español

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8 Nov 201509:01

Summary

TLDREl script describe un experimento con un anillo conductor de 2 metros de lado y resistencia de 2 ohms, donde se examina el cambio en el flujo magnético a través del anillo. Inicialmente, el campo magnético es de 5 Tesla y se duplica a lo largo de 4 segundos. El cambio en el flujo se calcula como 20 Tesla metros cuadrados, lo que permite determinar el voltaje inducido según la ley de Faraday. Con una tasa de cambio constante de 5 Tesla por metro cuadrado por segundo, se calcula un voltaje de 5 volts, que resulta en una corriente inducida de 2.5 amperes a través del anillo. Finalmente, se utiliza la regla de la mano derecha para determinar que la corriente fluye en sentido antihorario, contrarrestando el cambio en el flujo magnético, en consonancia con la ley de Lenz.

Takeaways

🔍 Tenemos un anillo conductor con una resistencia de 2 ohms y una dimensión de 2 metros por 2 metros.
📏 El área del anillo es de 4 metros cuadrados.
🧲 Un campo magnético constante de 5 teslas fluye perpendicularmente a la superficie del anillo.
⏱️ En 4 segundos, el campo magnético se duplica de 5 a 10 teslas.
📈 El flujo magnético inicial es de 20 teslas metros cuadrados, y el flujo final es de 40 teslas metros cuadrados.
📉 El cambio en el flujo magnético es de 20 teslas metros cuadrados.
⏰ El cambio en el flujo ocurre en un período de 4 segundos.
🔌 La ley de Faraday indica que el voltaje inducido es proporcional al cambio en el flujo magnético.
⚡ La tensión inducida es de 5 volts, considerando una tasa de cambio constante en el flujo.
🔢 Usando la fórmula de Ohm (voltaje = corriente × resistencia), la corriente inducida es de 2.5 amperes.
↷ La corriente inducida fluye en sentido antihorario según la regla de la mano derecha y la ley de Lenz.
🔧 La ley de Lenz establece que el campo magnético inducido contrarresta el cambio en el flujo para conservar la energía.

Q & A

¿Cuál es la resistencia del anillo conductor mencionado en el script?
-La resistencia del anillo conductor es de 2 ohms.
¿Cuál es la medida del anillo conductor en términos de longitud y ancho?
-El anillo conductor mide 2 metros por dos metros.
¿Cuál es el área del anillo conductor?
-El área del anillo conductor es de 4 metros cuadrados.
¿Cuál es el campo magnético inicial que atraviesa el anillo conductor?
-El campo magnético inicial es de 5 teslas.
¿Cómo cambia el campo magnético durante los 4 segundos mencionados en el script?
-El campo magnético se duplica, pasando de 5 a 10 teslas en los 4 segundos.
¿Cómo se calcula el flujo magnético inicial a través del anillo conductor?
-Se multiplica el campo magnético inicial (5 teslas) por el área del anillo (4 metros cuadrados), dando un flujo inicial de 20 teslas metros cuadrados.
¿Cuál es el flujo magnético final después de los 4 segundos?
-El flujo magnético final es de 40 teslas metros cuadrados, ya que el campo magnético final es de 10 teslas y el área del anillo permanece sin cambios.
¿Cuál es el cambio en el flujo magnético durante los 4 segundos?
-El cambio en el flujo magnético es de 20 teslas metros cuadrados, que es la diferencia entre el flujo final y el flujo inicial.
¿Cómo se calcula el voltaje inducido según la Ley de Faraday?
-El voltaje inducido es igual a -N * (ΔΦ/Δt), donde N es el número de turnos del anillo conductor (en este caso, 1), ΔΦ es el cambio en el flujo magnético y Δt es el cambio en el tiempo.
¿Cuál es el voltaje inducido en el anillo conductor según el script?
-El voltaje inducido es de 5 volts, después de considerar el cambio en el flujo y el tiempo transcurrido.
¿Cómo se determina la dirección de la corriente inducida?
-Se utiliza la regla de la mano derecha para determinar la dirección de la corriente inducida, la cual va en sentido antihorario para contrarrestar el cambio en el flujo magnético.
¿Cuál es la corriente inducida en el anillo conductor?
-La corriente inducida en el anillo conductor es de 2.5 amperes, calculada usando Ohm's law (V = I * R), donde V es el voltaje inducido y R es la resistencia del anillo.

Outlines

00:00

🧲 Análisis del cambio de flujo magnético y su efecto en un anillo conductor

Este párrafo describe un experimento con un anillo conductor cuadrado de 2 metros de lado y resistencia de 2 ohms. El anillo está expuesto a un campo magnético constante de 5 teslas que varía linealmente a lo largo de 4 segundos, alcanzando 10 teslas. Se calcula el flujo magnético inicial y final, y se encuentra que el cambio de flujo es de 20 teslas por metro cuadrado. A partir de aquí, se aplica la ley de Faraday para calcular el voltaje inducido, que resulta en 5 volts, considerando la tasa de cambio constante de flujo. Se menciona la ley de Lenz, que indica que el campo magnético inducido se opone al cambio en el flujo. Finalmente, se calcula la corriente inducida utilizando la fórmula de Ohm,得出 una corriente de 2.5 amperes.

05:03

🔋 Determinación de la dirección de la corriente inducida

En este párrafo se aborda el cálculo de la dirección de la corriente inducida utilizando la regla de la mano derecha. Se establece que la corriente de 2.5 amperes fluye en sentido antihorario, lo que se deduce al considerar que un campo magnético inducido en la dirección opuesta al cambio de flujo solo reforzaría el cambio y violaría la ley de conservación de la energía. El análisis detalla cómo la corriente inducida actúa para contrarrestar el cambio en el flujo magnético, respetando así las leyes físicas.

Mindmap

Keywords

💡anillo conductor

Un anillo conductor es una bobina o un círculo de material conductor que se utiliza en la electrónica y electromagnetismo para crear un campo magnético o inducir una corriente eléctrica. En el video, se describe un anillo conductor con una resistencia de 2 ohms y una dimensión de 2 metros por 2 metros, que es crucial para el cálculo del flujo magnético y la inducción de voltaje.

💡resistencia

La resistencia es una propiedad de un material que impide el flujo de electricidad a través de él, medido en ohms. En el contexto del video, la resistencia del anillo conductor es de 2 ohms, lo que afecta la corriente inducida y es clave para el cálculo de la corriente que fluye a través del anillo.

💡área

El área representa la extensión de una superficie en dos dimensiones, medido en metros cuadrados. En el video, el área del anillo conductor es de 4 metros cuadrados, lo que se utiliza para calcular el flujo magnético a través de la superficie del anillo.

💡campo magnético

Un campo magnético es una fuerza invisible que fluye desde un polo magnético a otro y que puede interactuar con otros campos magnéticos y materiales magnéticos. En el video, se discute cómo un campo magnético constante de 5 teslas fluye perpendicularmente a través del anillo conductor.

💡teslas

Los teslas son la unidad de medida de la densidad de un campo magnético en el sistema internacional de unidades (SI). En el video, la intensidad del campo magnético que atraviesa el anillo es de 5 y luego se duplica a 10 teslas, lo que provoca un cambio en el flujo magnético.

💡flujo magnético

El flujo magnético, que a menudo se denota como Φ (Fí), es la cantidad total de campo magnético que atraviesa una superficie. En el video, se calcula el flujo magnético inicial y final a través del anillo conductor para determinar el cambio en el flujo, que es esencial para aplicar la ley de Faraday.

💡ley de Faraday

La ley de Faraday, o ley de la inducción electromagnética, establece que un cambio en el flujo magnético a través de un circuito cerrado induce una corriente eléctrica en él. En el video, se utiliza esta ley para calcular el voltaje inducido en el anillo conductor debido al cambio en el flujo magnético.

💡voltaje inducido

El voltaje inducido es la diferencia de potencial eléctrico que surge debido a un cambio en el flujo magnético a través de un circuito. En el video, se calcula el voltaje inducido como resultado del cambio en el flujo magnético del campo que atraviesa el anillo conductor.

💡corriente

La corriente es el flujo de carga eléctrica a través de un circuito, medido en amperes. En el video, se determina la corriente inducida en el anillo conductor a partir del voltaje inducido y la resistencia del anillo.

💡ley de Lenz

La ley de Lenz establece que la dirección de la corriente inducida por un cambio en el flujo magnético es tal que el campo magnético generado por esa corriente se opone al cambio en el flujo magnético original. En el video, se utiliza esta ley para determinar la dirección de la corriente inducida en el anillo conductor.

💡cambio constante

Un cambio constante se refiere a una variación en el tiempo que ocurre a una tasa uniforme. En el video, se asume que el campo magnético cambia a una tasa constante de 5 a 10 teslas en 4 segundos, lo que permite aplicar la ley de Faraday y calcular el voltaje y la corriente inducidos.

Highlights

Se tiene un anillo conductor de 2 ohms con una resistencia de 2 metros por 2 metros.

El área del anillo es de 4 metros cuadrados.

Un campo magnético constante de 5 teslas fluye perpendicularmente a la superficie del anillo.

El campo magnético se duplica de 5 a 10 teslas en 4 segundos.

El flujo magnético inicial es de 20 teslas metros cuadrados.

El flujo magnético final después de 4 segundos es de 40 teslas metros cuadrados.

El cambio en el flujo magnético es de 20 teslas metros cuadrados.

El voltaje inducido se calcula usando la ley de Faraday.

La tasa de cambio de flujo es constante, por lo que se puede usar la fórmula de Faraday simplificada.

El signo negativo en la fórmula indica la dirección del vector.

La ley de Lenz se utiliza para determinar la dirección de la corriente inducida.

El voltaje inducido es de -5 volts, pero se considera el valor absoluto para calcular la corriente.

La corriente inducida en el anillo es de 2.5 amperes.

La regla de la mano derecha se utiliza para determinar la dirección de la corriente inducida.

La corriente fluye en sentido antihorario para contrarrestar el cambio en el flujo magnético.

La ley de conservación de la energía se utiliza para validar la dirección de la corriente inducida.

El análisis del cambio de flujo y el tiempo de duración permite calcular tanto la magnitud como la dirección de la corriente inducida.