1.- Responde a las siguientes cuestiones:
a) Explica en qué consiste el fenómeno de la inducción.
b) ¿Qué es necesario para inducir corriente eléctrica en un circuito?
c) ¿Es necesario mover una espira para inducir en ella una corriente eléctrica?
2.- Al introducir un imán en una bobina se induce en ésta una corriente eléctrica. ¿Por qué la intensidad de la corriente inducida es mayor al aumentar la velocidad de desplazamiento del imán?
3.- Una bobina de 120 espiras de 30 cm2 de área está situada en un campo magnético uniforme de 4.10-3 T. Halla el flujo magnético que atraviesa la bobina si:
a) Su eje es paralelo a las líneas de inducción magnética. b) El eje forma un ángulo de 60º con las líneas de inducción.
Sol: 1,4.10-3 Wb; 7,2.10-4 Wb
4.- Halla el flujo magnético a través de una bobina con 200 espiras de 40 cm2 de superficie cuyo eje forma un ángulo de 60º con un campo magnético uniforme de 2.10-3 T.
Sol: 8.10-4 Wb
5.- Una bobina se mueve horizontalmente en una región del espacio en que existe un campo magnético uniforme, vertical y dirigido hacia arriba. Si el plano de la espira es perpendicular al campo magnético, di si circula corriente o no por la espira en los siguientes casos, indicando el sentido de la corriente mediante un esquema: a) La espira está penetrando en la región del campo. B) La espira se traslada dentro del campo. C) La espira sale de la región donde está el campo.
6.-Describe maneras de variar el campo magnético en las cercanías de un circuito formado por una espira conectada a un galvanómetro.
7.- ¿Qué orientaciones debe de tener una espira en un campo magnético uniforme para que el flujo magnético sea máximo, mínimo y nulo? Razona la respuesta.
8.- Explica el significado físico que tendría un flujo negativo.
9.- La barra de la figura está dentro de un campo magnético uniforme de 0,5 T dirigido hacia el interior de papel. La barra mide 20 cm y se desplaza sobre dos hilos conductores con una velocidad de 40 cm/s.
a) Halla la fuerza magnética que actúa sobre un electrón de la barra. b) Campo eléctrico en el interior de la barra.
c) Fem inducida. Datos: e=1,6.10-19 C
d) Sentido de la corriente inducida. Sol: 3,2.10-20N; 0,2 V/m; 4.10-2V
0,2 m
x x x x x
x x x x x
x x x x x
x x x x x
x x x x x
x x x x x
B=0,5T M
10.- Una barra metálica de 25 cm se mueve con una velocidad de 6 m/s perpendicularmente a un campo magnético uniforme de 0,3 T. Halla: a) fuerza magnética que actúa sobre un electrón de la barra. B) Campo eléctrico en el interior de la barra. C) Diferencia de potencial entre los extremos de la barra.
Sol: 2,9.10-19 N ; 1,8 V/m ; 0,45 V
11.- En la experiencia de Henry, ¿por qué el conductor debe desplazarse perpendicularmente al campo magnético?
12.- Una varilla conductora de 20 cm de longitud se desliza paralelamente a sí misma con una velocidad de 0,4 m/s, sobre un conductor en forma de U y de 8 ohmios de resistencia. El conjunto está situado en el seno de un campo magnético uniforme de 0,5 T y perpendicular al circuito formado por los conductores. Determinar:
a) Valor de la fem inducida.
b) Valor y sentido de la corriente que recorre el circuito. c) Energía disipada por la resistencia en 3 segundos.
d) Potencia que suministra la varilla como generador de corriente.
e) Módulo, dirección y sentido de la fuerza que hay que aplicar para que la varilla se siga moviendo.
f) Trabajo que realiza la fuerza del apartado anterior para transportar la varilla a lo largo de 1,2 metros.
g) Potencia para mantener la varilla en movimiento.
Sol: 0,04V ; 0,005 A; 6.10-4J; 2.10-4W ; 5.10-4N ; 2.10-4 W ; 6.10-4 J
13.- Calcula la fem inducida en una bobina con 200 espiras de 30 cm2 cuyo eje es paralelo a un campo magnético uniforme que varía en el tiempo según la ley
B = (2t+0,8).10-3 T Sol: -1,2.10-3V
14.- Un campo magnético de 0,4 T atraviesa perpendicularmente una espira circular de 5 cm de radio y 15 ohmios de resistencia. Halla la fem y la intensidad de la corriente inducida si la espira gira un cuarto de vuelta alrededor de su diámetro en 0,1 segundos.
Sol: 3,14.10-2 V; 2,094 mA
15.- En el circuito de la figura actúa un campo magnético de 0,4 T. La barra tiene una longitud de 1 m y una resistencia de 15 ohmios y se mueve con una velocidad de 2 m/s.
a) Halla la fem inducida.
b) Sentido de la corriente inducida y su valor.
c) Fuerza magnética que hay que aplicar a la barra para mantenerla en movimiento.
Sol: 0,8 V; 0,053 A ; 0,0213 N
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16.- Halla la fem que se induce en un conductor cuando lo desplazamos paralelamente a las líneas de inducción de un campo magnético uniforme y estacionario? Justifica la respuesta.
17.- Un campo magnético uniforme varía en el tiempo según la expresión B = 0,4 t – 0,3 Teslas
Halla la fem inducida en la espira de 50 cm2 si el plano de la espira es perpendicular a las líneas
de inducción. Sol: -2.10-3 V
18.- Una espira se mueve en una región donde hay un campo magnético uniforme en diferentes circunstancias, designadas de la (a) a la (f). Razona en cuál de ellas se induce una fem en la espira si:
(a) se mueve con velocidad constante perpendicularmente al campo. (b) se mueve con aceleración constante perpendicularmente al campo. (c) se mueve en la dirección del campo.
(d) se mueve con aceleración constante en la dirección del campo. (e) gira respecto a un eje perpendicular al campo magnético. (f) gira respecto a un eje paralelo al campo magnético.
Sol: (e)
19.- En el laboratorio del IES se realiza un montaje para estudiar el fenómeno de la inducción electromagnética. Responde a las siguientes preguntas y razona tus respuestas:
a) ¿Se induce corriente eléctrica al mover un imán en el interior de una bobina? b) ¿Y si lo que se mueve es la bobina dejando fijo el imán?
c) ¿El sentido de la corriente es siempre el mismo o depende de si el imán se acerca o se aleja? d) ¿Cuánto más deprisa se mueve el imán, el valor de la corriente inducida es mayor o menor? e) ¿Qué leyes rigen estos hechos experimentales?
(UCLM 2008)
x x x x x x x
x x x x x x x
x x x x x x x
x x x x x x x
x x x x x x x
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
x x x x x x
x x x x x x
x x x x x x
B
20.- Un hilo conductor largo y rectilíneo, por el que circula una corriente de 10 A, pasa por el centro de un anillo metálico de radio 0,1 m situado en el plano perpendicular al hilo.
A) Halla el campo magnético generado por el hilo a 0,1 m de distancia. Dibuja las líneas de dicho campo.
B) Si aumenta la corriente en el hilo, ¿se inducirá una corriente eléctrica en el anillo? Razona la respuesta.
Dato: 0=4. .10-7 T.m.A-1 (Oviedo 2008)
21.- Una espira circular de radio 5 cm y resistencia 5 ohmios se encuentra en reposo en una región del
espacio con un campo magnético de 2 Teslas en sentido +Z. El eje normal a la espira en su centro forma
0º con el eje Z. A partir de un instante t=0 la espira comienza a girar con velocidad angular rad/s en
torno a un eje diametral. Se pide:
a) Expresión del flujo magnético a través de la espira en función del tiempo para tiempos mayores o
iguales que cero.
b) Expresión de la corriente inducida en función del tiempo. (Madrid 2008)
22.- Sea una espira rectangular situada sobre el plano XY, con dos lados móviles de 1 metro de longitud, que se mueven en sentidos opuestos agrandando la espira a una velocidad de v=3 m/s. La resistencia de la espira es 5 .
La espira está inmersa en un campo magnético de 1 T, inclinado 60º respecto al eje Z, tal y como se indica en la figura. La longitud inicial es de 2 metros.
a) Halla el flujo del campo magnético en la espira en el instante inicial. b) Halla la fem inducida.
c) Intensidad inducida en el circuito, indicando razonadamente el sentido de la misma.
d) Describe algún procedimiento para mover las barras. ¿Por qué hay que moverlas, no lo hace el
propio campo magnético?
Z
B 60º
v v
L
23.- Calcular la diferencia de potencial entre los extremos de una barra metálica de 40 cm de longitud, perpendicular a un campo magnético uniforme de 0,2 T, si la barra se mueve con v=14 m/s perpendicular al campo y a ella misma. Sol: 1,12 V
24.- La bobina de un generador tiene 200 espiras circulares de 10 cm de diámetro y gira en un campo magnético uniforme de 0,3 T a una velocidad de 3000 rpm. Halla: a) Fem inducida. B) Fem máxima. Sol: 147,89sen(100πt); 147,89 V
25.- Un alternador está formado por una bobina plana que gira con una frecuencia de 50 Hz en un campo magnético uniforme de 0,3 T. Si la bobina consta de 30 espiras de 40 cm2, calcular: a) Fem inducida en función del tiempo. B) Fem máxima inducida.
Sol: VE=3,6.π sen(100πt); 11,3 V
26.- La bobina de un alternador consta de 25 espiras de 60 cm2 y gira con una frecuencia de 50 Hz en un campo magnético uniforme de 0,4 T. Halla: a) La fem inducida en función del tiempo. B) Fem máxima. C) Intensidad máxima de la corriente inducida si la bobina y el circuito exterior al que está conectada suman una resistencia total de 75 ohmios. Sol: 6π sen(100πt) V ; 18,8 V ; 0,25 A
27.- La bobina de un alternador de 40 ohmios de resistencia total consta de 150 espiras de 3cm de radio. Halla la frecuencia con que debe girar en un campo de 0,6 T para producir una
intensidad máxima de 2 A. Sol: 50 Hz
28.- Una espira circular de radio 5 cm que descansa apoyada en el plano XY se le aplica durante 5 s en un campo magnético B variable con el tiempo y dirección perpendicular a la superficie de la espira de valor B 0,1t k Teslas; donde el tiempo viene en segundos.
a) Halla el valor del flujo que atraviesa la espira. B) Halla el valor de la fem. c) Responde a las cuestiones a) y b) si la espira está situada en el plano XZ.
Sol: a)7,85.10-4 t Wb ; b) 7,85.10-4 V ; c) 0 y 0
29.- En el plano XY se tiene una espira circular de radio a=2 cm. Simultáneamente se tiene un campo magnético uniforme cuya dirección forma un ángulo de 30º con el semieje Z positivo y
cuya intensidad es ( ) 3. 2 t
B t e Teslas, donde t es el tiempo expresado en segundos. a) Halla el flujo del campo magnético en la espira y su valor en t=0 s.
b) Calcula la fem inducida en la espira en t=0 s.
c) Indica mediante un dibujo el sentido de la corriente inducida en la espira. Razona la respuesta.
(Valencia 2003) Sol: 3,2610-3 Wb ; 1,63.10-3V; antihorario
30.- Una espira de 20 cm de radio está situada perpendicularmente a un campo magnético de inducción 0,01 T. Halla el flujo que lo atraviesa. Si la espira se sitúa paralelamente al campo magnético, ¿cuánto vale ahora el flujo?
31.- Una espira cuadrada de 5 cm de lado situada en el plano XY se desplaza con una velocidad de 2 cm/s en dirección +X, penetrando en el instante t=0 en una región donde hay un campo magnético de 200 miliTeslas en el sentido –Z.
a) Halla la fem inducida y represéntala gráficamente en función del tiempo.
b) Halla la intensidad de la corriente inducida en la espira si la resistencia es de 10Ω. Haz un esquema indicando el sentido de la corriente.
(Madrid, Junio 1998) Sol: -2.104 V;
32.- La figura muestra un hilo conductor rectilíneo y una espira conductora. Por el hilo circula una corriente continua. Justifica si se inducirá corriente en la espira en los siguientes casos:
33.- Si se acerca bruscamente el polo norte de un imán al plano de una espira sin corriente, en esta se produce:
a) Fem inducida en sentido horario. b) Fem inducida en sentido antihorario.
c) Ninguna fem, porque la espira inicialmente no tiene corriente.
34.- El flujo magnético que atraviesa una espira varía entre t=0 y t=2 s según la expresión Ф = t2 – 2t Wb
a) Representa el flujo y la fem inducida en la espira en función del tiempo. b) Halla el instante en que el flujo es máximo en valor absoluto.
c) Halla el instante en que la fem de la espira es máxima.
d) Comprueba si coinciden los dos máximos anteriores en el mismo tiempo y razona por qué.
35.- Explica la diferencia entre una dinamo y un alternador.
36.- Si en un alternador se duplica la velocidad de giro de la espira, ¿cómo varía la fem inducida? ¿Cómo varía la frecuencia de la corriente inducida?
I
x x x x x
x x x x x
x x x x x
x x x x x
x x x x x
x x x x x
Y
X
a) La espira se mueve hacia la derecha.
b) La espira se mueve hacia arriba paralelamente al hilo.
37.- Una bobina circular de 30 vueltas y radio 4 cm se coloca en un campo magnético dirigido perpendicularmente al plano de la bobina. El módulo del campo magnético varía con el tiempo de acuerdo con la expresión B=0,01t + 0,04 t2 , donde t está expresado en segundos y B en Teslas. Halla:
a) Flujo que atraviesa la bobina en función del tiempo. b) Fem inducida en la bobina en función del tiempo.
Sol: 16.10-6π(t+4t2); -6,15.10-2V
38.- El circuito primario de un transformador tiene 600 vueltas y el circuito secundario tiene 30 vueltas. Si por el primario circula una corriente alterna con una tensión máxima de 310 V y una intensidad máxima de 0,14 A; halla los valores de la tensión y la intensidad de la corriente de
salida. Sol: 15,5V ; 2,8 A
39.- Un transformador tiene 100 vueltas en su circuito primario y 500 vueltas en el secundario. Razona como modifica la tensión y la intensidad de corriente de entrada.
40.- Las bobinas de un transformador tienen 400 y 50 vueltas. ¿Qué transformaciones de intensidad y tensión pueden producir?
41.- Si la tensión de salida de un transformador es 100 veces menor que la de entrada, ¿qué relación hay entre las intensidades de entrada y salida?
42.- Por el circuito primario de un transformador circula una intensidad alterna de tensión máxima 3000 V e intensidad máxima 2 mA. Halla la tensión de salida y la intensidad de salida si el primario tiene 900 espiras y el secundario 30. Sol: 100V ; 0,06 A
43.- El circuito primario de un transformador es de 2400 vueltas y por él circula una corriente de 220 V e I=4 A. Halla: a) vueltas que debe de tener el secundario para obtener una corriente de salida de 10 V. b) Intensidad de salida en ese caso.
Sol: 109 vueltas; 88 A
44.- El primario de un transformador tiene 100 veces más vueltas que el secundario. Indica cómo se modifica la tensión y la intensidad.
45.- Contesta a las siguientes cuestiones:
a) ¿Qué es un transformador y para qué son útiles?
b) Si el primario de un transformador tiene 1200 espiras y el secundario 100, halla la tensión que habrá que aplicar al primario para tener en la salida del secundario 6 V.
(Madrid Junio 2003) Sol: 72 V
46.- Contesta a las siguientes cuestiones:
a) Enuncia la ley de Faraday Henry Lenz.
B) Utiliza a ley anterior para determinar la fem generada en una espira circular de radio 10 cm por un campo B=B0 sen(wt), con B0=80 mT y una frecuencia de 50 Hz; que forma un ángulo de 30º con la normal a la espira.
C) Cita aplicaciones de la inducción.
