Una barra metálica se desliza por unos rieles dentro de un campo magnético. Al cerrar el interruptor, la barra, los rieles y la resistencia forman un circuito cerrado de 1 sola malla.
Cambiar las condiciones:
Cambiar los valores con el control deslizante
速さが半分になるまでに、初めの運動エネルギーの何％が熱になる？
初めから回路を開いたままなら、0.693秒後の棒の速さは？
Explicar el fenómeno a partir de las ecuaciones
1Al mover la barra dentro del campo magnético, se determina la fuerza que actúa sobre los electronesF=e v B……
2La diferencia de potencial eléctrico entre los extremos se determina cuando se alcanza el equilibrio con la fuerza eléctricaV=v B L……
3Al cerrar el circuito, la fuerza electromotriz se expresa mediante la variación temporal del flujo magnético|ℰ|=|dΦdt|……
4El signo de la fuerza electromotriz se determina a partir de la fuerza sobre la barra por la que circula corriente eléctricaℰ=−dΦdt……
5La fuerza sobre la barra por la que circula corriente eléctrica se incorpora a la ecuación de movimientom dvdt=−(B L)² vR……
6La ecuación de movimiento se transforma en una expresión de la variación de la energía−d(½ m v²)dt=R I²……
7La integración respecto al tiempo permite obtener la fracción de energía transformada en calor cuando la rapidez se reduce a la mitadQ=½ m v₀² − ½ m v²，Q½ m v₀²=1 − (vv₀)²……
8Al acercar un imán a una bobina fija, se estudia la inducción electromagnética debida al campo eléctrico∮ E · dl=−dΦdt……
Ampliación: la inducción electromagnética permite generar y transmitir corriente alterna
9La fuerza electromotriz inducida se determina a partir de la variación de la corriente eléctrica de la propia bobinaℰ=−L dIdt……
10Una bobina en rotación genera corriente alternaℰ=B S ω sin ωt……
11El flujo magnético común permite determinar la relación entre el número de espiras y la tensiónV₂V₁=N₂N₁……
12Se determina la tensión continua que produce la misma potencia media disipada en forma de calor en una misma resistenciaVe=V₀√2……
13Se determina cuánto disminuyen las pérdidas de transmisión al transmitir la misma potencia con una tensión mayorPérdidas de transmisión=R (PV)²［W］……
Lo aprendido en este capítulo
En la barra en movimiento, las cargas eléctricas experimentan una fuerza magnética. Al cerrar el circuito, circula corriente eléctrica y la barra se frena por la acción de una fuerza opuesta a su movimiento. La energía cinética perdida se transforma en calor por efecto Joule en la resistencia. En una bobina fija, el campo eléctrico generado por un campo magnético variable pone en movimiento las cargas eléctricas.
75％Fracción de energía que se transforma en calor en un circuito cerrado
Si el circuito está abierto desde el principio, no circula corriente eléctrica, la barra sigue avanzando a 1.0 m/s y el calor generado es 0 J.
En la vida cotidianaAlgunos sistemas de frenado de los trenes utilizan el motor como generador y producen electricidad mientras reducen la rapidez.
Resumen detallado
Cuando un conductor se mueve en un campo magnético, la fuerza de Lorentz desplaza los electrones de su interior hacia un lado y genera una fuerza electromotriz. Su valor es igual a la rapidez de variación del flujo magnético y su sentido se opone a esa variación. Toda la energía cinética perdida se disipa por calentamiento por efecto Joule. Solo cuando se mueve el imán es necesario admitir un hecho nuevo: un campo magnético variable genera un campo eléctrico. La corriente alterna y los transformadores se basan directamente en esta inducción electromagnética.