Portafolio unidad 4 - Electromagnetismo

Portafolio unidad 4 - Electromagnetismo
Actividades de repaso
UAS

1. Universidad Autónoma de Sinaloa
Preparatoria Heraclio Bernal
Electromagnetismo
Portafolio unidad IV
Alumno. Félix Palomino Juan Daniel
Prof. Audomaro Macario

2. Ejercicios resueltos

4. Glosario de términos
Térmico: Del calor o de la temperatura o relacionado con ellos.
Luminoso: Que emite luz propia o reflejada.
Químico: Es un científico especializado en la química. Los químicos estudian la
composición de la materia y las propiedades que participan en su interacción, los
productos resultantes, y la aplicación de estas propiedades en la vida del hombre.
Magnético: Imán, que tiene sus propiedades o está relacionado con el imán o el
magnetismo.
Inducción: Forma de razonamiento que consiste en establecer una ley o conclusión
general a partir de la observación de hechos o casos particulares.
Bobina: Componente de un circuito eléctrico formado por un hilo conductor aislado y
arrollado repetidamente, en forma variable según su uso. Sirve para enrollar alrededor
hilo, cable, alambre, papel u otro material flexible.
Espira; línea
Imán: Mineral constituido por una combinación de dos óxidos de hierro, de color
negruzco, muy pesado, que tiene la propiedad de atraer el hierro, el acero y algún otro
cuerpo.
Electromagnética: Es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos
eléctricos y magnéticos en una sola teoría,
FEM: La fuerza electromotriz (FEM) es toda causa capaz de mantener una diferencia de
potencial entre dos puntos de un circuito abierto o de producir una corriente eléctrica en
un circuito cerrado. Es una característica de cada generador eléctrico.
Flujo: Movimiento de un fluido.
Campo: Parte de la superficie terrestre no ocupada por núcleos de población.
Faraday: Experimento de Faraday que muestra la inducción entre dos espiras de cable: La
batería (derecha) aporta la corriente eléctrica que fluye a través de una pequeña espira
(A), creando un campo magnético. Cuando las espiras son estacionarias, no aparece
ninguna corriente inducida.
Lenz: Plantea que las tensiones inducidas serán de un sentido tal que se opongan a la
variación del flujo magnético que las produjo; no obstante esta ley es una consecuencia
del principio de conservación de la energía.
Maxwell: Fue reunir en estas ecuaciones largos años de resultados experimentales,
debidos a Coulomb, Gauss, Ampere, Faraday y otros, introduciendo los conceptos de

5. campo y corriente de desplazamiento, y unificando los campos eléctricos y magnéticos en
un solo concepto: el campo electromagnético.
Lorentz: Por definición, el vector velocidad de cualquier partícula es siempre tangente a la
trayectoria que describe. Adicionalmente sabemos que la fuerza de Lorentz es siempre
perpendicular a v, por tanto independientemente de que el campo magnético sea
uniforme o no, la fuerza de Lorentz es siempre normal a la trayectoria.
Rotacional: Se entiende por rotacional al operador vectorial que muestra la tendencia de
un campo a inducir rotación alrededor de un punto. También se define como la circulación
del vector sobre un camino cerrado del borde de un área con dirección normal a ella
misma cuando el área tiende a cero
Generador: Aparato capaz de transformar algunas de las múltiples formas de energía en
electricidad.
Trasformador: un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un
circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia
Autoinducción: Cuando por un circuito circula una corriente eléctrica, alrededor se crea un
campo magnético. Si varía la corriente, dicho campo también varía y, según la ley de
inducción electromagnética, de Faraday, en el circuito se produce una fuerza
electromotriz o voltaje inducido, denominado fuerza electromotriz ato inducida.
Inductancia: Propiedad de los circuitos eléctricos por la cual se produce una fuerza
electromotriz cuando varía la corriente que pasa, ya por el propio circuito (autoinducción),
ya por otro circuito próximo a él (inducción mutua).
Inductor: Bobina o reactor es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido
al fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético.
Energía: Capacidad que tiene la materia de producir trabajo en forma de movimiento, luz,
calor, etc.
Onda: Curva que se forma en la superficie de un cuerpo flexible.
Espectro: Es el conjunto de longitudes de onda de todas las
radiaciones electromagnéticas.

6. Conexión de conceptos e ideas

8. Actividades de repaso
1. Comenzando con el término inducción electromagnética, confecciona un diagrama
que conecte conceptos e ideas como los siguientes: experimentos de Faraday, ley de
inducción electromagnética, flujo de campo magnético, fem, ley de Lenz, campo
eléctrico rotacional, aplicaciones de la inducción electromagnética, autoinducción,
inductancia, onda electromagnética.

Inducción
electromagnética
Experimentos
de Faraday
Ley de inducción
electromagnética
Campo eléctrico
rotacional
Aplicaciones de la inducción
electromagnética
Autoinducción
Inductancia
Onda electromagnética
Experimento 1
Experimento 2
Experimento 3
Flujo de
campo
magnético
Generador Transformador
Lectura de
información
Ley de
Faraday
Fem
Ley de
Lenz

9. 3. Explica e ilustra mediante ejemplos las características básicas de:
a) las experiencias realizadas por Faraday


b) el concepto de flujo de campo magnético
El flujo magnético (Φ), es una medida de la cantidad
de magnetismo, y se calcula a partir del campo
magnético, la superficie sobre la cual actúa y el ángulo de
incidencia formado entre las líneas de campo
magnético y los diferentes elementos de dicha superficie.

c) la ley de inducción electromagnética
La inducción electromagnética es el fenómeno que
origina la producción de una fuerza electromotriz (f.e.m.
o tensión) en un medio o cuerpo expuesto a un campo
magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a
un campo magnético estático no uniforme.

d) el campo eléctrico rotacional
Un campo cuyas líneas no comienzan en un lugar y terminan en otro, sino que son cerradas, se
denomina campo rotacional.

10. e) la fem de movimiento
FEM inducida en un conductor en movimiento. Sobre un
conductor que se mueve atravesando un campo magnético
aparece una fuerza electromotriz inducida.



f) el fenómeno de la autoinducción
Fenómeno por el cual una corriente principal que atraviesa un solenoide genera a su vez
otra corriente, denominada corriente inducida que se opone al paso de la corriente
principal.


g) el concepto de inductancia
Propiedad de los circuitos eléctricos por la cual se produce una fuerza electromotriz cuando varía
la corriente que pasa, ya por el propio circuito (autoinducción), ya por otro circuito próximo a él
(inducción mutua).

h) la onda electromagnética
Las oscilaciones de los campos eléctrico y
magnético propagándose en el espacio
constituyen una onda electromagnética.

11. i) los materiales ferromagnéticos
Compuestos de hierro y sus aleaciones con cobalto, tungsteno,
níquel, aluminio y otros metales, son los materiales magnéticos más
comunes y se utilizan para el diseño y constitución de núcleos de los
transformadores y maquinas eléctricas.
5. Considera una espira conductora en un campo magnético uniforme. De qué forma
podría:
a) trasladarse:
b) rotar, sin que se induzca una fem en ella: acercando un imán a la espira gira en un
sentido.
7. Se tiene un anillo de cobre suspendido de dos hilos, como se muestra en la figura.
¿Qué sucede si se aproxima rápidamente un imán recto al anillo, moviéndolo como si se
fuera a introducir en él?
¿Y si el imán se mueve alejándolo del anillo?
9. Una bobina tiene un largo núcleo de hierro en el cual se ha introducido un anillo de
cobre. Al cerrar el interruptor, el anillo se eleva bruscamente y luego cae. ¿Cómo se
explica esto? el anillo sale hacia arriba gracias a la aparición de un campo magnético
generado a partir de la corriente eléctrica inducida en el anillo.
11. Si la lámina de aluminio de la actividad anterior se ranura como se muestra en la
figura, entonces el amortiguamiento de las oscilaciones es mucho menor. Explica.
Las oscilaciones son mejores ya que la lámina con las ranuras tiene menos material de
aluminio y menos amortiguamiento.
13. ¿Cómo se explica, teniendo en cuenta la ley de inducción electromagnética, el
aumento de la intensidad luminosa del bombillo de una bicicleta al incrementar la
velocidad? Como la rapidez en proporcional a la fuerza inducida, al incrementar la
velocidad la fuerza es mayor y aumenta la intensidad.
15. ¿Qué relación hay entre el funcionamiento de un transformador y el primero de los
experimentos de inducción electromagnética realizado por Faraday? Los
transformadores se basan en el fenómeno de inducción electromagnética descubierta por
Faraday gracias a los experimentos que realizó, se basa fundamentalmente en que
cualquier variación de flujo magnético que atraviesa un circuito cerrado genera una
corriente inducida, y en que la corriente inducida sólo permanece mientras se produce el
cambio de flujo magnético.
17. ¿En qué fenómeno físico se apoya el elevado voltaje que se obtiene de las bujías de
los carros mediante el empleo de una bobina? Fenómeno de inducción electromagnética.

12. 19. ¿Por qué para comprender lo que es una onda electromagnética no basta con la ley
de inducción de Faraday y se requiere en cuenta, además, la conclusión de maxwell de
que un campo eléctrico variable origina un campo magnético? Porque la generación de
ondas electromagnéticas se explica a partir de los resultados obtenidos por Faraday y por
los de Maxwell también. Faraday encontró que en un campo magnético origina un campo
eléctrico y Maxwell que un campo eléctrico produce un campo magnético. Y las ondas
electromagnéticas las constituyen las oscilaciones de los campos eléctricos y magnéticos.

13. Ejercicios de repaso
1. Un pequeñito imán recto se desplaza en el interior de un solenoide a lo largo de su
eje. ¿Qué fem induce en el solenoide?
No se induce fem
3. Un avión vuela sobre Alaska horizontalmente, ¿Qué ala tendrá mayor cantidad de
electrones, la de la derecha de los pasajeros que están sentados, o la de la izquierda? La
derecha
5. Se tiene dos rieles y un conductor AB de longitud 10 cm que puede deslizar sobre
ellos, en un campo magnético uniforme de 1.5 T. El circuito formado por el conjunto se
cerró mediante un alambre. Se tira del conductor DB de modo que se mueve
uniformemente a 0.20 m/s. Determina:
a) la fem inducida en el conductor
ε= (1.5 T) (0.1 m) (0.20 m/s)= 0.030 V
b) la intensidad de corriente en el circuito, si su resistencia eléctrica es de 1.5.
I=
0.030 ??????
1.5 Ω
= 0.020 A
c) el sentido de la corriente
Horario pues tiene un sentido negativo.
7. Los motores eléctricos constan de una serie de bobinas, que están en reposo cuando
comienza a pasar corriente eléctrica por ellas pero que luego rotan a gran velocidad.
Cuando las bobinas están rotando, en ellas se induce una fem de movimiento de sentido
contrario que la corriente en sus espiras. Considera un motor de 110 V en que la
resistencia eléctrica total de sus bobinas es 15 y en el que la fem de movimiento que se
opone a la corriente es de 60 V. encuentra la intensidad de corriente en las bobinas:
a) en el instante que se enciende el motor
110 V
15 Ω
= 7.3 A
b) cuando alcana su máxima velocidad
110 ??????−60 ??????
15 Ω
= 3.3 A

14. 9. Una bobina se conecta e un circuito como en el esquema de la figura 4.17. El
interruptor se cierra durante varios segundos y luego se abre. Si la capacidad del
condensador se cierra durante varios segundos y luego se abre. Si la capacidad del
condensador es 1 y al abrir el circuito la máxima indicación del voltímetro fue 20 V,
¿Qué energía almacenada la bobina mientras pasaba corriente eléctrica por ella?
Ec=
1
2
(1 x 10
-6
) (20 V)= 2 x 10
-4
J