Septiembre 14-15, Opción A

a)      Enuncie y explique las leyes de Faraday y Lenz sobre inducción electromagnética.

En el seno de un campo magnético uniforme, de valor B = 10 mT, se sitúa una espira cuadrada rígida, de lado a = 10 cm (ver figura).

b)      Calcule la fuerza (módulo, dirección y sentido) ejercida sobre cada uno de los lados de la espira cuando circula por ella una intensidad de corriente I = 2 A en el sentido indicado en la figura.

c)       Determine el  valor máximo de la fuerza electromotriz inducida en la espira cuando la hacemos rotar, alrededor de su eje de simetría horizontal, con una velocidad angular ω = 2π rad/s.

SOLUCIÓN

a)      Ver Septiembre 98-99, Opción A

b)      Sabemos que la fuerza que actúa sobre un elemento de corriente de longitud  L por el que circula una intensidad I en el seno de un campo magnético B es: F = I· L x B

Por ello sobre los lados verticales de la espira la fuerza será nula al ser paralelos o antiparalelos los vectores L y B

Para los otros dos lados horizontales la fuerza será : F = 2·0,1·0,01 = 0,002 N

La dirección en ambos casos será según las reglas del producto vectorial perpendicular al papel. Pero el sentido de ambas será contrario: así mientras que el de la que actúa sobre el lado superior será hacia fuera del papel, la del lado inferior será entrando en el papel ( según la regla de la mano derecha o del sacacorchos)

c)       Sabemos según las leyes de Faraday y Lenz, vistas en a), que:

Por lo que el valor máximo será  ε_max = B·S·ω = 0,01·0,01·2π =2π·10^-4 V