Ejercicio T2 · Física PAU Murcia Ordinaria 2024

T2 Inducción electromagnética: leyes de Faraday y Lenz. (1 punto)

Solución: 1. Concepto de flujo magnético: El flujo magnético $\Phi$ a través de una superficie orientada $S$ mide el número de líneas de campo que la atraviesan: $$\Phi = \int_S \vec{B}\cdot d\vec{S}$$ Para un campo magnético uniforme a través de una superficie plana de área $S$: $\Phi = B\,S\cos\theta$, donde $\theta$ es el ángulo entre $\vec{B}$ y el vector normal a la superficie $\vec{S}$. Su unidad en el SI es el weber ($\mathrm{Wb}$). Puede variar si cambia $B$, $S$ o la orientación $\theta$. 2. Ley de Faraday-Henry: Establece que en todo circuito en el que varía el flujo magnético que lo atraviesa en el tiempo se genera una fuerza electromotriz (fem) inducida, $\varepsilon$, cuyo valor es proporcional a la rapidez con que cambia dicho flujo: $$\varepsilon = -\frac{d\Phi}{dt}$$ Para una bobina con $N$ espiras iguales: $$\varepsilon = -N\frac{d\Phi}{dt}$$ 3. Ley de Lenz: El signo negativo en la ecuación representa la ley de Lenz, la cual establece que el sentido de la corriente inducida (y por tanto de la fem inducida) es tal que el campo magnético que genera tiende a oponerse a la causa que lo produce (a la variación del flujo magnético exterior). - Si el flujo magnético aumenta, la corriente inducida crea un campo de sentido contrario al existente para frenar el aumento. - Si el flujo magnético disminuye, la corriente inducida crea un campo en el mismo sentido para compensar la disminución. Esta ley es una consecuencia directa del principio de conservación de la energía.