FEM inducida en una barra que se mueve a través de un campo magnético | Khan Academy en Español

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8 Nov 201507:43

Summary

TLDREl script describe un experimento donde un campo magnético constante emerge de un anillo y se mueva a través de él un cilindro, lo cual altera el flujo magnético y produce una fuerza electromotriz. La velocidad del cilindro, representada por 'v', y su longitud 'l' son factores clave en este fenómeno. La Ley de Faraday es aplicada para calcular la fuerza electromotriz inducida, que es proporcional a la longitud del cilindro, la velocidad de su movimiento y la magnitud del campo magnético perpendicular a la superficie. La dirección de la corriente inducida se deduce usando la regla de la mano derecha, resultando en un campo magnético inducido en sentido contrario al cambio en el flujo para cumplir con la ley de conservación de la energía. Este concepto es fundamental en la física y se utiliza para entender cómo se generan fuerzas electromotrices en presencia de campos magnéticos cambiantes.

Takeaways

🧲 El campo magnético es constante y emerge de la superficie de un anillo.
🔵 La magnitud del campo magnético en cualquier punto de la superficie es 'V'.
🚀 Un cilindro en la parte derecha del circuito puede moverse hacia la derecha con una velocidad 'v'.
📏 El cilindro tiene una longitud 'L'.
🔄 El movimiento del cilindro cambiará el área contenido en el circuito, provocando un cambio en el flujo magnético.
🌀 La ley de Faraday indica que un cambio en el flujo magnético induce una fuerza electromotriz (EMF).
⚡ La fuerza electromotriz inducida es proporcional al número de circuitos (n=1 en este caso) y al cambio en el flujo magnético con el tiempo.
📐 El cambio en el área a través del tiempo es determinado por la distancia recorrida por el cilindro multiplicado por su longitud.
↕ La barra se mueve perpendicular al campo magnético original, lo que es crucial para el cambio en el área.
🔢 La fórmula para el cambio de flujo con el tiempo se simplifica a L * v * B, donde 'L' es la longitud, 'v' la velocidad y 'B' el campo magnético.
➡ La dirección de la corriente inducida se determina por la regla de la mano derecha, y debe ser opuesta al cambio en el flujo para no violar la ley de conservación de energía.
🔄 El campo magnético inducido por la corriente tiene que ir en sentido opuesto al cambio de flujo, lo que en este caso, hace que la corriente circule en sentido horario.

Q & A

¿Cuál es la magnitud del campo magnético en cualquier punto de la superficie del anillo?
-La magnitud del campo magnético en cualquier punto de la superficie del anillo es 'V'.
¿Qué sucede cuando se mueve el cilindro hacia la derecha en la parte derecha del circuito?
-Al mover el cilindro hacia la derecha, se produce un cambio en el área contenido por el circuito, lo que provoca un cambio en el flujo magnético.
¿Cómo se deduce que se inducirá una fuerza electromotriz en el circuito?
-Según la ley de Faraday, cualquier cambio en el flujo magnético a través de un circuito cerrado induce una fuerza electromotriz.
¿Cuál es la relación entre el número de circuitos (n) y la fuerza electromotriz inducida?
-El número de circuitos (n) es un factor que multiplica la fuerza electromotriz inducida. En este caso, n es igual a 1.
¿Por qué la fuerza electromotriz inducida causa una corriente que viaja en una dirección específica en el circuito?
-La fuerza electromotriz inducida causa una corriente que viaja en el circuito en la dirección opuesta al cambio en el flujo magnético para cumplir con la ley de conservación de la energía.
¿Cómo se calcula el cambio en el área a lo largo del tiempo?
-El cambio en el área se calcula multiplicando la distancia recorrida por la barra (que es la longitud de la barra multiplicado por la velocidad) por el tiempo transcurrido.
¿Cómo se relaciona la velocidad (v) del cilindro con el cambio en el flujo magnético?
-El cambio en el flujo magnético está directamente proporcional a la velocidad (v) con la que se mueve el cilindro, considerando que el campo magnético es constante.
¿Cómo se determina la dirección de la corriente inducida en el circuito?
-La dirección de la corriente inducida se determina aplicando la regla de la mano derecha, donde el pulgar indica la dirección de la corriente y los dedos indican la dirección del campo magnético inducido.
¿Por qué la corriente inducida no puede viajar en la misma dirección que el campo magnético original?
-Si la corriente inducida viajara en la misma dirección que el campo magnético original, aumentaría el cambio en el flujo, lo que violaría la ley de la conservación de la energía.
¿Cómo se describe el movimiento del cilindro en relación con el campo magnético?
-El cilindro se mueve de manera perpendicular al campo magnético original, lo que es crucial para el cambio en el área y, por tanto, en el flujo magnético.
¿Cuál es la fórmula que describe la fuerza electromotriz inducida en función de la barra que se mueve perpendicular al campo magnético?
-La fórmula es L * B * (dL/dt), donde L es la longitud de la barra, B es el campo magnético y (dL/dt) es la tasa de cambio de la longitud del área a lo largo del tiempo.

Outlines

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🧲 Campo Magnético y Fuerza Electromotriz

Este párrafo discute la configuración de un campo magnético constante generado por un anillo y su interacción con un cilindro móvil. Se describe cómo el movimiento del cilindro a una velocidad 'v' en una dirección perpendicular al campo magnético induce un cambio en el flujo magnético a través de la superficie del anillo. Este cambio de flujo es la fuente de una fuerza electromotriz, la cual se calcula aplicando la ley de Faraday. La fuerza electromotriz inducida es negativamente proporcional al número de circuitos 'n', en este caso 'n' es igual a 1. Además, se destaca la importancia de la dirección de la fuerza electromotriz y cómo el campo magnético inducido por la corriente actúa en sentido contrario al cambio de flujo para cumplir con la ley de conservación de energía.

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🔄 Dirección de la Corriente Inducida

Este párrafo se enfoca en la dirección de la corriente inducida por el campo magnético y cómo esta es determinada por el cambio en el área a través del cual fluye el campo. Se utiliza la fórmula de Faraday para calcular la fuerza electromotriz inducida, que está directamente proporcional a la longitud 'l' del cilindro, la magnitud del campo magnético 'B', y la velocidad 'v' del movimiento. Además, se aplica la regla de la mano derecha para determinar la dirección de la corriente inducida, la cual debe ser en sentido horario para que el campo magnético inducido actúe en sentido contrario al cambio de flujo y así conservar la energía. Se enfatiza que la corriente inducida generará un campo magnético opuesto al cambio de flujo original, lo que garantiza que la energía se conserve.

Mindmap

Keywords

💡Campo magnético

El campo magnético es una fuerza invisible que actúa sobre objetos magnéticos y eléctricos. En el video, se discute un campo magnético constante que proviene de un anillo y es clave para entender el fenómeno de inducción electromagnética que se describe.

💡Flujo magnético

El flujo magnético se refiere a la cantidad de campo magnético que atraviesa una superficie. En el contexto del video, el cambio en el flujo magnético a través de una superficie da lugar a la inducción de una fuerza electromotriz.

💡Inducción electromotriz

La inducción electromotriz es el fenómeno por el cual se induce una corriente eléctrica en un circuito debido a un cambio en el flujo magnético a través de ese circuito. El video lo ilustra con el movimiento de una barra en un campo magnético.

💡Ley de Faraday

La ley de Faraday establece que un cambio en el flujo magnético a través de un circuito cerrado induce un voltaje en dicho circuito. Es fundamental para entender cómo se produce la inducción electromotriz, como se explica en el video.

💡Cilindro

En el video, un cilindro simboliza una barra que puede moverse dentro del campo magnético. Su movimiento es perpendicular al campo y es lo que causa el cambio en el flujo magnético, resultando en inducción electromotriz.

💡Velocidad

La velocidad (v minúscula) en el script se refiere a la velocidad a la que el cilindro se mueve en el campo magnético. Es un factor crucial en el cálculo de la fuerza electromotriz inducida, ya que el cambio en el área a través del cual fluye el campo magnético depende de ella.

💡Longitud (l)

La longitud (l) representa el tamaño del cilindro o barra que se mueve en el campo magnético. Es un factor en la fórmula para calcular el cambio en el área y, por lo tanto, la fuerza electromotriz inducida.

💡Resistencia

La resistencia es una propiedad de un material que impide el flujo de corriente eléctrica. En el video, se sugiere que la magnitud de la corriente inducida depende de la resistencia en el circuito.

💡Regla de la mano derecha

La regla de la mano derecha es una herramienta utilizada para determinar la dirección del campo magnético inducido por una corriente. En el video, se menciona para ilustrar cómo el campo magnético inducido actúa en sentido contrario al cambio de flujo.

💡Conservación de la energía

La ley de la conservación de la energía establece que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. En el video, se utiliza para argumentar que el campo magnético inducido no puede sumarse al campo original si esto violaría esta ley.

💡Dirección de la corriente

La dirección de la corriente es importante para entender cómo el campo magnético inducido reacciona ante el cambio de flujo. En el video, se concluye que la corriente debe fluir en sentido horario para cumplir con la ley de la conservación de la energía.

Highlights

Configuración de campo magnético constante saliendo de un anillo.

Magnitud del campo magnético es 'V' en cualquier punto de la superficie del anillo.

Un cilindro en la parte derecha del circuito puede girar hacia la derecha con velocidad 'v'.

La longitud del cilindro es 'L'.

Cambio en el flujo magnético debido al movimiento del cilindro.

El cambio en el área del circuito causa un cambio en el flujo magnético.

Cambio en el flujo magnético induce una fuerza electromotriz o voltaje en el circuito.

La ley de Faraday relaciona el cambio de flujo con la fuerza electromotriz inducida.

Número de circuitos (n) en la ley de Faraday es 1 en este caso.

La fuerza electromotriz induce una corriente que viajan en el circuito.

La corriente inducida genera un campo magnético en sentido contrario al cambio en el flujo.

El cambio en el área es la distancia recorrida por la barra multiplicada por su longitud (L).

La corriente inducida se mueve en sentido horario debido a la regla de la mano derecha.

La corriente no puede aumentar el campo magnético original para no violar la ley de conservación de la energía.

El campo magnético inducido por la corriente tiene que ir en el sentido opuesto al cambio de flujo.

La fórmula l por B dl por V se encuentra en muchas clases de física y es fundamental para entender la inducción electromagnética.

La dirección de la corriente inducida es determinada por el cambio en el flujo magnético y la ley de conservación de la energía.