Calculadora de la ley de Faraday
Elige una bobina con un campo que cambia o un conductor que se mueve dentro de un campo. Introduce las espiras, el campo antes y después, el área de la bobina y el tiempo, o el campo, la longitud y la velocidad de la varilla. Añade la resistencia del circuito para ver la corriente y la potencia.
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Cómo usarla
Bobina
- Introduce el número de espiras y el área de la bobina.
- Introduce el campo antes y después del cambio (en tesla) y cuánto dura el cambio.
- Introduce la resistencia del circuito para ver la corriente y la potencia.
Conductor en movimiento
- Introduce el campo, la longitud del conductor dentro de él y su velocidad.
- Introduce la resistencia del circuito para ver la corriente, la potencia y la fuerza de frenado.
Fórmulas
- Flujo: Φ = B × A; ΔΦ = (B₂ − B₁) × A.
- Fem en la bobina: |ε| = N × |ΔΦ| ÷ Δt.
- Fem de movimiento: ε = B × L × v.
- Corriente y potencia: I = ε ÷ R, P = ε² ÷ R; fuerza de frenado F = B × I × L.
Ejemplo resuelto
Una bobina de 100 espiras y 50 cm² (0,005 m²) ve subir el campo de 0 a 0,5 T en 0,1 s. ΔΦ = 0,5 × 0,005 = 0,0025 Wb y ε = 100 × 0,0025 ÷ 0,1 = 2,5 V. Con 2 Ω en el circuito, la corriente es 1,25 A y la potencia 3,125 W.
Una varilla de 0,2 m se desliza a 5 m/s en 0,5 T: ε = 0,5 × 0,2 × 5 = 0,5 V. Con 2 Ω la corriente es 0,25 A, la potencia 0,125 W y la fuerza que la frena 0,5 × 0,25 × 0,2 = 0,025 N.
Consejos
- Media, no instantánea. ΔΦ ÷ Δt da la fem media durante el cambio; un cambio brusco produce un pico alto.
- Cambio más rápido, más tensión. Reducir Δt a la mitad duplica la fem para la misma variación de flujo.
- El campo terrestre es pequeño. Unos 50 µT (0,00005 T), así que el eje de 1,5 m de un coche a 25 m/s induce solo 0,001875 V.
Preguntas frecuentes
¿Qué dice la ley de Faraday?
Un flujo magnético variable a través de un circuito induce una fem igual a la rapidez de cambio del flujo, ε = −N × ΔΦ ÷ Δt para una bobina de N espiras. El flujo por espira es Φ = B × A cuando el campo es perpendicular a la bobina.
¿Qué significa el signo menos?
Es la ley de Lenz, la corriente inducida circula de forma que se opone al cambio que la produce. La calculadora muestra el valor de la fem y la variación de flujo con su signo; el signo menos indica el sentido, no el tamaño.
¿Qué es la fem de movimiento?
Un conductor de longitud L que se mueve a velocidad v perpendicular a un campo B tiene entre sus extremos una fem ε = B × L × v. Con el circuito cerrado circula corriente y el campo la frena con F = B × I × L; por eso un generador cuesta más de girar con carga.
¿El campo tiene que ser perpendicular?
Las fórmulas de aquí lo suponen. Si el campo forma un ángulo θ con la normal de la bobina, multiplica el flujo por cos θ; para una varilla, usa la componente de la velocidad perpendicular al campo.