Actividades
En el applet que viene a continuación, se estudia el comportamiento de una espira que viaja hacia una región (x³ 0) en la que existe un campo magnético uniforme perpendicular al plano del applet: hacia adentro, negativo, en color azul claro o hacia fuera, positivo, en color rosa.
Se introduce
- la intensidad B del campo magnético (T) un número positivo o negativo
- la velocidad inicial v0 (m/s)
- La masa de la espira se ha fijado en m=0.1 kg
- La anchura de la espira se ha fijado en a=0.25 m
Tenemos dos opciones
- Resistencia R (en unidades 10-3 Ω) no nula, autoinducción nula
- Autoinducción L (en unidades 10-5 H) no nula, resistencia nula.
Se pulsa el botón titulado Inicio para situar la espira en la posición de partida, y el botón Empieza para poner en movimiento la espira.
- En la parte superior del applet, podemos observar el movimiento de la espira, su posición y velocidad en función del tiempo.
- El sentido de la corriente inducida en la espira representada por el movimiento de puntos de color rojo.
- La representación gráfica de la intensidad de la corriente inducida en función del tiempo, en la parte inferior derecha del applet. Se puede modificar la escala vertical de dicha representación actuando sobre la barra de desplazamiento titulada Escalas.
- En un gráfico en forma de tarta, en la parte inferior del applet se efectúa el balance energético de este dispositivo electromecánico. Se representa la energía cinética de la espira (en color azul), la energía almacenada en forma de campo magnético en la autoinducción (en color rojo) y la energía disipada en la resistencia por efecto Joule (en color negro).
En el caso de que la espira tenga autoinducción no nula, el lado izquierdo de la espira estará siempre en la región x<0, en la que no hay campo magnético. Si se introduce una velocidad v0 excesiva de la espira el programa no prosigue y nos invita a modificar el valor de la velocidad inicial de la espira. Para ello, la longitud de la espira ha de ser menor que la amplitud v0/w 0 de las oscilaciones de la espira.
Ejemplo 1.
-
m=0.1 kg
-
a=0.25 m
-
B=0.1 T (hacia dentro)
-
v0=2.0 m/s
-
R=0.5·10-3 Ω
-
L=0
La constante de tiempo τ vale
La espira se introduce en la región en la que existe campo magnético.
En el instante t=0.2 s la velocidad de la espira es
La posición del lado de la espira es
La intensidad de la corriente en este instante vale
Como el flujo aumenta, la intensidad (en sentido antihorario) se opone al aumento de flujo
Ejemplo 2.
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m=0.1 kg
-
a=0.25 m
-
B=0.1 T (hacia dentro)
-
v0=2.0 m/s
-
R=0
-
L=8·10-5 H
La frecuencia angular ω0 del MAS vale
El semiperiodo, tiempo que tarda en entrar y salir la espira es P/2=π/ ω0=0.36 s
La espira penetra hasta una distancia
La intensidad máxima en este instante es
