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Subido el 13 de enero de 2021 por Juan Manuel I.

97 visualizaciones

Se hacen ejercicios que ligan conceptos de campo magnético con el tema de la inducción magnética

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Hola, buenas tardes ahora a mis alumnos de física, segundo bachillerato. 00:00:01
Bueno, al igual que acabo de hacer en química, voy a hacer ahora un vídeo con lo que hubiera sido la clase de hoy, miércoles 13 de enero. 00:00:08
Bueno, lo primero que voy a decir es que en el último día en el que tuvimos clase allá por diciembre, fijamos algunas fechas de exámenes entonces, 00:00:18
me gustaría recordar que el examen 00:00:27
el tercer examen de física 00:00:30
está puesto para el día 21 de enero 00:00:32
que bueno, parece que ya 00:00:34
nos vamos acercando a esa fecha, es importante 00:00:36
tener eso en cuenta, pero bueno 00:00:37
para ese examen del día 21 00:00:39
el continuo que entra es desde el principio del curso 00:00:41
hasta el tema del campo 00:00:44
magnético que terminamos 00:00:46
en el pasado año 00:00:47
incluso 00:00:50
hemos estado repasando bastante, hemos hecho 00:00:51
unos cuantos ejercicios basados 00:00:53
en el examen de BAU estas navidades. Os he pasado las soluciones, tenéis acceso a todas 00:00:56
las soluciones para que podáis repasar y ver si ha salido bien y tal. Lo que voy a 00:01:00
hacer ahora en este vídeo es empezar el tema de inducción magnética. Este tema no va 00:01:06
a entrar en el examen el día 21 de enero, sin embargo, el enfoque que voy a hacer en 00:01:11
este inicio de tema va a ser, voy a empezar ligando los conocimientos que nosotros ya 00:01:15
tenemos del tema de campo magnético y a partir de aquí avanzar a cosas nuevas de inducción 00:01:21
magnética. Bueno, pues voy a empezar compartiendo una pantalla, a ver si me sale todo bien, 00:01:26
creo que en el anterior vídeo me salió bien. Ahora voy a ser un poquito incluso más cutre 00:01:34
que antes y voy a usar el paint. Bueno, aquí tenemos una barra de metal, lo que pretende 00:01:47
ser una barra de metal, inserta en un campo magnético. Aquí se utilizan muchos vectores, 00:01:54
¿De acuerdo? Aunque las otras magnitudes van a ser escalares. 00:02:01
Ya que estáis con el libro delante, os voy a decir qué páginas tenéis que ir. 00:02:06
A ver si la encuentro rápido porque la teníamos más o menos ubicada. 00:02:10
Deberíamos estar en la página 121 del libro de física. 00:02:14
Bueno, la situación que tenemos es la siguiente. 00:02:19
Una barra de metal que se mueve con velocidad, nos dan toda la información vectorial aquí. 00:02:21
Velocidad horizontal, sentido positivo, inserta en un campo magnético perpendicular. 00:02:26
El campo magnético va en el eje Z, dirección negativa. 00:02:31
Esta barra, al ser una barra metálica, tiene las cargas libres. 00:02:35
Los electrones de esa barra están en la superficie y se pueden mover con libertad. 00:02:41
Una de las cosas que tienen los nenes. 00:02:44
Y la barra tiene una longitud L que, bueno, luego, ahora en un momento, le damos valores concretos si queréis. 00:02:46
Y así hacemos un ejemplo concreto. 00:02:53
Pues bien, vamos a ver qué es lo que sucede en esta situación. 00:02:55
Tenemos una barra metálica que se mueve e inserta en un campo magnético perpendicular. 00:03:00
A ver, las cargas, al ser libres, se están moviendo con la barra. 00:03:07
Entonces, estas cargas, al moverse la barra, las cargas se mueven con ella, los electrones se mueven con ella y van a sentir una fuerza. 00:03:13
Ahí tenemos un montón de electrones, un montón de cargas, que se mueven con esta misma velocidad e insertan en el campo magnético. 00:03:20
Eso es, aquí se producirá lo que se conoce como una fuerza de Lorentz. 00:03:27
Lo voy a dejar escrito. 00:03:31
Voy a poner la T un poco más pequeña. 00:03:37
Las cargas de la barra metálica, cargas libres, van a sentir una fuerza de Lorentz. 00:03:43
Es decir, los electrones, cargas que se mueven, un campo magnético perpendicular, van a sentir una fuerza de Lorentz. 00:03:57
Voy a poner la fórmula. 00:04:03
a ver como puedo poner una L 00:04:04
bueno, aquí hay L, fuerza de Lorentz 00:04:09
entonces sería igual a la carga que tengo en el electrón 00:04:12
multiplicado por la velocidad 00:04:14
ahora pongo el símbolo de vector 00:04:17
y producto vectorial 00:04:18
con el campo magnético 00:04:21
¿de acuerdo? 00:04:24
voy a poner aquí algunas flechitas 00:04:28
de vector 00:04:30
esto me está quedando feísimo, pero bueno 00:04:31
imagina que es una flechita vector 00:04:35
aquí tenemos una flechita de vector 00:04:37
y aquí tenemos también una flechita 00:04:39
de vector, más o menos 00:04:41
¿vale? 00:04:44
vean, pues vamos a dar datos concretos 00:04:47
por ejemplo 00:04:49
vamos a decir que, yo que sé 00:04:50
esta barra tiene longitud 00:04:52
40 cm 00:04:54
por poner un ejemplo 00:04:58
la carga de un electrón 00:05:00
os la daría yo siempre, ¿de acuerdo? 00:05:02
la velocidad a la que se mueve 00:05:05
pues vamos a poner que es 00:05:06
un segundo, voy a intentar hacer un 00:05:08
para poner bien los vectores 00:05:10
una cosita 00:05:11
que no creo que me vaya a salir bien 00:05:12
pero bueno, voy a intentarlo 00:05:15
no estoy viendo lo que estoy haciendo, pero bueno 00:05:16
vamos a poner que la velocidad es 00:05:21
de 2, pues creo que si me ha salido 00:05:24
pero bueno, un poco feo 00:05:29
pero bueno, 2i 00:05:35
metros partido por segundo 00:05:36
esa es la velocidad 00:05:39
con la que se mueve la barra y a su vez 00:05:41
las cargas insertas en la barra 00:05:43
el campo magnético 00:05:44
a ver 00:05:46
voy a hacer un poco 00:05:49
lo mismo, esta parte del vídeo 00:05:51
lo podéis pasar para delante unos 10 segundos 00:05:55
si queréis, porque está siendo un poco 00:05:57
un poco vacío, pero bueno 00:05:59
teniendo en cuenta que eso es un vector 00:06:02
que va en el gz, por lo tanto 00:06:08
el vector unitario es k, vamos a poner 00:06:15
por ejemplo, claro, y en sentido negativo entonces 00:06:19
hay que tener un signo menos obligatoriamente 00:06:21
x es menos 3 00:06:22
me quedo bastante feo, pero bueno 00:06:27
y encima no me sale 00:06:28
el gorrito pero bueno 00:06:30
y la unidad teslas 00:06:33
y esto lo vamos a poner 00:06:35
así, entonces ya tenemos todos los datos 00:06:41
entonces bueno, tenemos 00:06:50
un electrón 00:06:52
ponemos en la piel de ese electrón que está dentro de la barra 00:06:54
que junto con la barra se mueve 00:06:56
a 2 metros por segundo en el eje horizontal 00:06:58
y hay un campo magnético perpendicular 00:07:00
pues ese electrón va a sentir una fuerza 00:07:02
y esa fuerza, pues a ver, vamos a hacer la cuenta 00:07:04
aquí estaría 00:07:06
va a ser 00:07:10
Menos 1,6 por 10 elevado a menos 19, ahí pongo la potencia de esa manera porque aquí no puedo ponerla mejor, por 2i y ahora multiplicado vectorialmente, menos 3k. 00:07:12
y vamos a ver lo que da 00:07:42
esto lo voy a poner entre paréntesis 00:07:44
para que no haya dosis de operación seguidos 00:07:46
y vamos a ver lo que da 00:07:48
tengo por aquí la calculadora 00:07:54
aquí está, perdón 00:07:58
a ver, a ver, a ver 00:08:05
menos 1,6 por el igual a menos 19 00:08:09
por 2 y por 00:08:12
menos 3 00:08:14
tengo ya el módulo 00:08:16
y a ver 00:08:17
esto es un 00:08:18
pequeño cálculo vectorial 00:08:21
Y con K da menos J, por lo tanto, un signo menos, otro signo menos y un tercer signo menos por este producto vectorial quedaría menos 9,6 por 10 elevado a menos 19 J newtons, ¿de acuerdo? 00:08:23
Hemos visto que ese electrón se mueve a una cierta velocidad junto con la barra, ¿vale? 00:08:47
y obligatoriamente por moverse con esa velocidad, siente una fuerza de Lorentz de 9,6 por el día de hoy a la 11 y 9, 00:08:51
sentido vertical negativo, newtons. 00:08:59
Entonces, este electrón va a sentir una fuerza que lo va a mover hacia abajo. 00:09:04
Aquí en el dibujo tenemos precisamente, por supuesto, que aquí se produce una acumulación de carga negativa. 00:09:07
El electrón en esa barra, al moverse dentro de un campo magnético, 00:09:13
sufre una fuerza de Lorentz que los empuja 00:09:17
hacia, en este caso, la parte 00:09:19
de abajo de la barra. Se produce una acumulación 00:09:21
de carga negativa y aquí, por lo tanto, 00:09:24
por la ausencia de electrones, se produce una acumulación 00:09:26
de carga positiva. 00:09:27
Bueno, 00:09:30
esto es un ejercicio que estamos haciendo 00:09:31
un poco para saber qué es lo que pasa cuando una barra metálica 00:09:33
se mueve en el seno 00:09:35
de un campo magnético. 00:09:37
Claro, esto no sea, por mucho que yo esté moviendo 00:09:39
todo el rato la barra en la misma dirección, 00:09:41
esto no se va a producir 00:09:44
eternamente este movimiento 00:09:45
esta separación de cargas 00:09:47
¿por qué? una cosa que ya sabéis 00:09:49
es que las cargas del mismo signo 00:09:52
no les gusta esta junta, por lo tanto 00:09:54
mientras más electrones estemos acumulando 00:09:55
abajo, nos costará más 00:09:57
añadir el siguiente electrón 00:09:59
quiero decir, al principio las electrones se mueven 00:10:01
con mucha facilidad hacia abajo 00:10:05
pero cada vez, al haber 00:10:07
más electrones abajo, cada vez los electrones 00:10:09
les va costando más llegar 00:10:11
hasta que se produce una situación de equilibrio 00:10:13
en la que un electrón que está aquí en el centro 00:10:15
por un lado, siente 00:10:16
esta fuerza de Lorenz que la empuja hacia abajo 00:10:19
¿vale? 00:10:21
siente una fuerza de Lorenz que la empuja hacia el sur 00:10:23
pero por otra parte 00:10:25
siente una fuerza de Coulomb 00:10:27
esta carga positiva que hay aquí 00:10:28
la atrae hacia arriba y hace 00:10:31
que llegue un momento en el que no se muevan más cargas 00:10:33
al principio los electrones se van hacia abajo 00:10:35
pero la acumulación de carga positiva 00:10:37
hace que se produzca 00:10:39
también una atracción hacia arriba 00:10:41
en el sentido norte, por lo tanto 00:10:43
llegue el momento que los electrones o un electrón no pueda seguir moviéndose hacia abajo 00:10:44
porque la fuerza de Lorentz se vea compensada por la fuerza de Coulomb 00:10:49
de atracción de esta carga positiva que hay en la parte de arriba. 00:10:53
Lo voy a dejar escrito. 00:10:58
A ver si puedo escribir. 00:11:12
Creo que no estoy poniendo. 00:11:12
Las cargas negativas de electrones se mueven hacia abajo 00:11:28
debido a la fuerza que acabamos de calcular. 00:11:38
Sin embargo, la acumulación de carga positiva que se produce en la zona superior de la barra 00:11:48
Acaba compensando a esta fuerza de Lorenz de manera que después de un tiempo dejará de producirse movimiento. 00:12:10
Dejará de producirse movimiento cuando la acumulación de carga positiva en la parte de arriba 00:12:35
compense perfectamente esta fuerza de Lorentz y se cumpla la primera ley de Newton. 00:12:40
En este momento, la fuerza que empuja hacia abajo a los electrones 00:12:49
se ve compensada en el módulo con la fuerza de Coulomb, 00:13:00
con la que la carga positiva empujaría hacia arriba a estos mismos electrones. 00:13:11
La situación es la siguiente. 00:13:26
Ya cuando se produce este balance de fuerzas, 00:13:28
se va acumulando aquí una carga negativa, aquí una carga negativa, aquí una carga negativa, 00:13:32
y aquí se va acumulando carga positiva. 00:13:36
Entonces, un electrón llega a un momento en el que le empuja hacia abajo a la fuerza electrónica 00:13:39
de la misma fuerza que hacia arriba la fuerza 00:13:43
de Coulomb. Cuando se produce eso 00:13:45
se igualan los módulos y 00:13:47
los electrones dejan de 00:13:48
moverse. Todas las fuerzas 00:13:51
se igualan, igual a cero, no hay aceleración 00:13:53
por lo tanto, dejan de 00:13:55
producirse movimientos. 00:13:57
En este momento 00:13:59
en módulo, ¿vale? Aquí me voy 00:14:00
a ahorrar poner flechas de 00:14:03
vector. La fuerza de Lorentz 00:14:04
se iguala a la fuerza de Coulomb. 00:14:09
Esto se traduce en lo siguiente. 00:14:12
En módulo, ¿vale? 00:14:14
Este producto, claro, me permito el lujo de poner simplemente el producto de estas tres cosas porque la velocidad es perpendicular al campo magnético. 00:14:15
Si no, tendría que también multiplicar por el seno del ángulo que pone. 00:14:27
Igual a la fuerza de Coulomb, que es eso de ahí, ¿vale? 00:14:32
La fuerza de Coulomb es la carga del electrón, de la partícula que sea, por el campo eléctrico. 00:14:36
Imaginad por un momento que aquí tenemos una carga negativa, que suele ser lo que se mueve, lo que se mueve son electrones siempre. 00:14:42
Imaginad que tenemos una carga positiva 00:14:47
Pues vale, la carga positiva 00:14:51
Cambia el signo 00:14:53
Y por la fuerza de la obra la empujaría hacia arriba 00:14:54
Pero la acumulación de carga negativa 00:14:56
La empujaría hacia abajo 00:14:59
Y en una situación en la que se acaba compensando 00:15:00
Una cosa con la otra 00:15:02
El módulo también se igualaría 00:15:03
Digo esto porque en el fondo nos da igual la carga de lo que sea 00:15:05
En el momento en que se iguala todo 00:15:08
Se nos simplifica la carga por aquí 00:15:09
Y la carga por aquí 00:15:12
Entonces este fenómeno 00:15:13
de inducción de movimiento por culpa del campo magnético, nos genera un campo eléctrico 00:15:16
que es igual a la velocidad de la barra, el módulo, por el módulo del campo magnético que tengamos ahí. 00:15:21
Bueno, entonces, ¿qué sucede ahora con este campo eléctrico? 00:15:31
Si recordáis, vimos una fórmula, está en el formulario del tema 3, que os voy a poner aquí, 00:15:38
que nos relaciona un campo eléctrico con una diferencia de potencial. 00:15:44
A ver si me sale bien una cosa. 00:15:48
Claro, en principio se pronuncia bien lo que hago. 00:15:54
Bueno, no me gustó porque me salía muy grande, pero bueno, lo voy a hacer más pequeño. 00:15:58
Aquí tenemos una relación entre una diferencia potencial, no confundáis tu V con la velocidad, con un campo eléctrico. 00:16:07
Vale, entonces siempre que tengamos una diferenciación de cargas vamos a tener una diferencia potencial y un campo eléctrico. 00:16:13
Y esta relación que tenemos nosotros, que nos une un campo eléctrico con la diferencia de potencial asociada. 00:16:20
Si el campo eléctrico es uniforme, que es el caso que estamos considerando, 00:16:26
esta integral yo la puedo hacer. 00:16:34
Entonces la integral entre aquella línea que separa todas las cargas, 00:16:35
me queda que la diferencia de potencial, le voy a poner un módulo, 00:16:41
es igual al campo eléctrico que acabo de calcular por la longitud que hay, 00:16:43
la línea que une las cargas positivas y negativas. 00:16:50
Si os dais cuenta, la longitud coincide con la longitud de la masa. 00:16:52
Entonces, en este caso concreto, esto va a ser igual a, en módulo, ¿vale? 00:16:55
Esto lo voy a poner así. 00:17:11
Voy a sacar otro símbolo que tengo por aquí. 00:17:15
Bueno, hace un momento que está saliendo todo más o menos bien. 00:17:23
La diferencia de potencial es igual a el campo por la longitud de la barra, ¿vale? 00:17:27
Que es la línea que une las cargas positivas y las cargas negativas. 00:17:34
Y como el campo en módulo ya lo tengo, es según tengo en la igualdad anterior la velocidad por el campo magnético, me queda que si yo cojo una barra, la muevo de manera perpendicular a un campo magnético, en esa barra se me genera una diferencia de potencial, se me induce una diferencia de potencial que es proporcional a la velocidad de la barra, proporcional al módulo del campo magnético que yo esté tratando y también será mayor si es mayor a la longitud de la barra. 00:17:38
Esta diferencia potencial que se me induce en la barra, al ser una diferencia potencial inducida, recibe el nombre de, esto se le llama, fuerza electromotriz inducida. 00:18:09
Y se llama FEM. 00:18:32
Y su unidad es el volt, como una diferencia potencial normal corriente que es. 00:18:34
La unidad es el volt. 00:18:42
Ojo, insisto, no confundáis la V mayúscula de diferencia potencial con la V minúscula de velocidad. 00:18:46
entonces si yo cojo una barra de metal 00:18:49
y la muevo perpendicular a un campo magnético 00:18:53
en la barra se me produce una separación de carga 00:18:55
y una diferencia potencial 00:18:57
que es proporcional a la velocidad de la barra 00:18:59
al módulo del campo magnético 00:19:02
y a la L de la longitud de la barra 00:19:03
en este caso voy a hacer la cuenta 00:19:05
y voy a ver cuánto vale esta diferencia de potencial 00:19:07
esta fuerza electromotriz inducida 00:19:09
que por cierto la fuerza electromotriz inducida 00:19:11
también se conoce como un símbolo 00:19:14
que es épsilon 00:19:17
que lo voy a poner aquí ahora mismo 00:19:17
lo tomo de aquí 00:19:19
y lo pongo aquí 00:19:22
se le identifica con 00:19:29
epsilon, ¿vale? 00:19:37
no se le llama delta de v 00:19:42
que lo podéis llamar, está perfecto, es correcto 00:19:44
¿vale? pero en este caso en concreto se le llama epsilon 00:19:47
en este caso 00:19:49
pues hemos calculado que es v 00:19:50
de velocidad 00:19:52
por el campo magnético por la longitud 00:19:54
de la barra, que en este caso 00:19:57
ya tenemos las cuentas 00:19:58
a ver, la velocidad es 2 00:19:59
por el módulo del campo 00:20:02
magnético que es 3 teslas 00:20:05
por longitud 40 centímetros 00:20:06
pasa al sistema alternacional a 0,4 metros 00:20:08
pues resulta que se me ha producido aquí una diferencia 00:20:10
potencial de 2,4 voltios 00:20:12
como si fuera una pila que se ha generado 00:20:14
ahí de 2,4 voltios que me separa 00:20:17
las cargas de manera continua 00:20:18
vale 00:20:20
este fenómeno se llama inducción 00:20:22
vale, se me ha generado aquí una diferencia 00:20:26
de potencial 00:20:28
ahora bien, ahora bien 00:20:29
esto no tendría por qué acabar aquí 00:20:39
voy a 00:20:41
compartido a otra pantalla 00:20:43
donde espero que se vaya a ver todo bien 00:20:46
fijaos, aquí 00:20:53
si la barra yo la pongo 00:21:00
en un marco metálico 00:21:03
¿vale? de un conductor metálico 00:21:05
con una cierta resistencia 00:21:07
eso nos lo dan siempre como dato 00:21:11
o si no nos lo dan como dato nos lo dan todos los demás 00:21:13
para que precisamente calculemos eso 00:21:15
pero bueno, si esta barra no está aislada 00:21:16
sino que está 00:21:19
en un marco metálico, fijaos que 00:21:19
la acumulación de carga positiva 00:21:23
va a encontrar un camino para reunirse con la acumulación de carga negativa. 00:21:25
Recordad que las cargas de distintos signos se atraen. 00:21:28
O dicho de otro modo, el electrón que se iba a mover hacia abajo 00:21:33
va a encontrar la manera para juntarse con la carga positiva. 00:21:36
Por lo tanto, se va a producir un movimiento perpetuo, una circulación de corriente. 00:21:42
Por eso tenemos aquí el símbolo de intensidad de corriente, porque en este caso, 00:21:46
si la barra que se movía en el seno de un campo magnético, 00:21:50
yo le permito cerrar un circuito 00:21:53
se va a producir una intensidad de corriente 00:21:56
vamos a calcular cuánto vale 00:21:58
esa intensidad de corriente 00:22:00
bueno, vamos a recordar 00:22:01
voy a poner por aquí los datos que teníamos 00:22:04
ya habíamos puesto 00:22:05
habíamos calculado 00:22:07
no sé si lo tengo por aquí 00:22:15
que la diferencia de potencia que se haya producido 00:22:17
era de 2,4 voltios 00:22:21
vale 00:22:25
pues a ver 00:22:25
pongamos que la resistencia 00:22:27
del circuito es de 00:22:30
yo que sé, dos 00:22:33
ohmios 00:22:35
la unidad de la resistencia es el ohmio 00:22:36
se utiliza una letra griega que se llama 00:22:39
omega 00:22:41
y además es de letra mayúscula 00:22:44
a ver si la consigo 00:22:47
la consigo poner rápido 00:22:48
la tengo por aquí 00:22:51
bueno, hasta otro momento que podéis 00:22:55
dar para adelante el vídeo 15 o 20 segundos 00:22:57
aquí la tengo 00:22:59
sería la resistencia de dos 00:23:01
ohmios, voy a ver 00:23:16
cuánto vale la intensidad de corriente que se produce. 00:23:29
Fijaos, la intensidad de corriente 00:23:32
es una magnitud que ya hemos 00:23:33
trabajado, se mide en amperios 00:23:35
y nos indica cómo viaja 00:23:37
una carga positiva. 00:23:39
Claro, esto cuando se definieron 00:23:41
el convenio, 00:23:43
vamos a decir que la intensidad 00:23:45
es un escalar, pero bueno, 00:23:47
que se identifica con el momento que se produciría 00:23:49
según una carga positiva. 00:23:51
Desgraciadamente luego se descubrió 00:23:54
que aquello que se mueve realmente 00:23:55
son los electrones, que tienen carga negativa. 00:23:57
Si todo esto se hubiera sabido antes, seguramente se hubiera tenido la notación o el criterio de ponerle al electrón, 00:23:59
considerar aquello que tiene el electrón carga positiva y un poco hacerlo al revés. 00:24:05
Pero bueno, que sepáis que una intensidad está marcada como el momento en que tendría una carga positiva. 00:24:09
Por ejemplo, si aquí se nos acumula carga positiva, el camino que seguirían para unirse las cargas negativas sería este. 00:24:15
Por eso la intensidad se mueve así. 00:24:21
Pero en realidad lo que se produce realmente, físicamente hablando, es que los electrones están moviendo en el sentido contrario. 00:24:23
Pero bueno, en mi opinión calcular la intensidad, además como es escalar, no nos preocupa decirlo. 00:24:29
Vale, pues ¿cómo puedo yo sabiendo una diferencia potencial, aquí fuerza de la motriz, calcular la intensidad? 00:24:36
Vale, pues es muy sencillito. 00:24:44
No hay muchas ecuaciones en este tema, ¿vale? 00:24:46
Principalmente va a haber dos, en todo este tema vamos a trabajar con dos fórmulas, no os acostumbréis. 00:24:50
Pero la primera de ellas es una que ya habéis visto muchas veces, se llama ley de Ohm. 00:24:54
La ley de Ohm nos dice que la intensidad de corriente es igual a la diferencia de potencial, que en este caso es delta de V, 00:24:56
pero que en este caso voy a llamar yo siempre según la letra epsilon, dividido entre la resistencia que tenga el circuito. 00:25:09
Por lo tanto, en este caso, si me piden cuál es la intensidad de corriente que se induce en este sistema, 00:25:21
pues será 2,4 dividido entre 2, que lo puedo llevar a ser resistente, pues sería 1,2 amperios. 00:25:28
¿De acuerdo? 00:25:35
Por lo tanto, fijaos qué cosa tan curiosa. 00:25:36
Si yo tengo una barra de metal y la muevo perpendicular a un campo magnético, 00:25:39
se me va a producir una circulación de corriente continuamente. 00:25:44
Eso se llama inducción, ¿vale? 00:25:47
Se induce una circulación de corriente. 00:25:50
Bueno, todo esto lo hemos calculado, ¿de acuerdo? 00:25:54
Si os fijáis, esto es la ley de Ohm, son conceptos como la fuerza de Lorentz o la fuerza de Coulomb que ya habíamos visto en temas anteriores. 00:26:00
Ahora, llegados a este punto, vamos a volver a hacer este ejercicio, ¿de acuerdo? 00:26:07
Pero introduciendo alguna ley que sí que es del tema, sería el tema de inducción magnética. 00:26:14
¿Vale? Pero es un enfoque que involucra nuevos conceptos y con el que ya sí que empezaría propiamente dicho el tema de ilusión. 00:26:21
El primer apartado de este tema sería lo que voy a llamar aquí la ley de Faraday. 00:26:34
Pero antes de hablar de la ley de Faraday, vamos a ver un pequeño concepto que es... 00:26:47
Flujo de campo magnético. 00:27:22
El flujo de campo magnético es una magnitud, ¿de acuerdo? 00:27:28
Muy parecida al flujo de campo eléctrico y que, por lo tanto, ya estamos un poco familiarizados. 00:27:32
Si recordáis, el flujo de campo eléctrico era el número de líneas de campo eléctrico 00:27:39
que en balance entraban o salían de una cierta superficie. 00:27:44
Eso era el flujo de campo eléctrico. 00:27:49
Pues el flujo de campo magnético es el número de líneas de campo magnético que atraviesan una cierta superficie, ¿de acuerdo? 00:27:50
Imaginaos por aquí, aquí este circuito, esta espira, este circuito cerrado, define una superficie, que estoy aquí señalando. 00:27:59
Pues bueno, esta superficie, al atravesarla una serie de líneas de campo magnético, está siendo atravesada por un flujo de campo magnético, ¿vale? 00:28:08
entonces el flujo de campo magnético es eso 00:28:18
lo voy a dejar por escrito 00:28:21
es el 00:28:22
número de líneas 00:28:33
de campo magnético 00:28:35
que atraviesa una cierta 00:28:39
superficie 00:28:50
y vamos a ver cuál es la fórmula 00:28:51
la fórmula la tengo por aquí y la voy a copiar 00:28:55
en primer lugar voy a poner 00:28:58
la fórmula total y completa 00:29:03
y tiene varias variantes 00:29:04
y claro, esta fórmula no os asustéis porque se simplifica mucho 00:29:09
vaya hombre, no me ha salido 00:29:14
nada bien 00:29:16
a ver como lo puedo hacer 00:29:16
bueno 00:29:19
al final este vídeo me va a quedar más largo 00:29:27
porque todo está vacío 00:29:29
que estoy sin querer dejando 00:29:30
pero bueno 00:29:32
no tardo nada 00:29:32
a ver 00:29:34
ahí 00:29:43
aquí 00:29:48
ya está 00:29:49
aquí 00:29:50
de acuerdo 00:29:53
esta es la fórmula del flujo ¿vale? 00:29:57
la fórmula del flujo es 00:29:59
esto de aquí ¿vale? 00:30:00
esto de aquí 00:30:03
y esto de aquí es exactamente lo mismo 00:30:04
el campo magnético, producto escalar, ¿de acuerdo? 00:30:07
No vectorial, producto escalar con el vector de superficie, 00:30:13
de la superficie que estamos considerando, ¿de acuerdo? 00:30:15
Claro, como es un producto de escalar, 00:30:19
se puede poner como módulo por módulo por el coseno del ángulo que forma 00:30:21
estos dos vectores. 00:30:25
Entonces, estamos viendo que el flujo de campo magnético 00:30:27
o cualquier tipo de flujo es un escalar. 00:30:30
Un escalar, número, unidad, no tiene dirección, no tiene sentido, 00:30:33
nada de eso, ¿de acuerdo? 00:30:36
Esto que tengo aquí es la unidad. Claro, como es campo magnético por superficie, es Tesla por metro cuadrado. 00:30:37
Pero se le da un nombre concreto, que es Weber. Si en un examen me ponéis el flujo en los acuantos Weber, está perfecto. 00:30:45
Si me ponéis Tesla metro cuadrado, también está perfecto. Ambos son análogos, son perfectamente equivalentes. 00:30:52
Entonces, mirad. Antes de hablar de la ley de Faraday, estamos definiendo qué es el flujo de campo magnético. 00:30:58
Pues el flujo de campo magnético es este de aquí. 00:31:03
¿De acuerdo? Es esta fórmula de aquí. 00:31:07
¿Qué es una cosa buena que tiene todo esto? 00:31:10
Que casi siempre vamos a considerar casos en los que el campo magnético es perfectamente uniforme. 00:31:14
¿De acuerdo? El campo magnético no va variando en el espacio ni a través de la superficie. 00:31:19
Es decir, si el campo magnético por aquí tiene un valor, por la parte de arriba tiene un valor. 00:31:24
¿Y qué es lo que sucede cuando una de estas magnitudes es uniforme? 00:31:28
Pues lo que sucede es que podemos sacar esa magnitud de la integral y nos quedaría, al hacer la integral de la superficie, con respecto a la propia superficie, el producto de ambas y bueno, por el coseno del ángulo que forma. 00:31:32
Bueno, lo voy a dejar así primero como vector, aunque tengo que poner la flechita de vector. 00:31:54
Quiero que se también empiece el lado de la flechita de vector, pero bueno, qué más. 00:32:04
Es un producto escalar, ¿de acuerdo? 00:32:08
Y quiero recordaros una cosa que vimos al principio del curso y que no se nos olvide. 00:32:09
Esto no es exactamente la superficie. 00:32:16
Y esto tampoco es exactamente la superficie. 00:32:20
Es el vector de superficie. 00:32:23
Y el vector de superficie es una magnitud asociada a una superficie. 00:32:25
Por ejemplo, pensemos en esta superficie de aquí. 00:32:29
La que define este marco. 00:32:34
¿De acuerdo? 00:32:36
Esta espira. 00:32:37
Este circuito. 00:32:38
la superficie es simplemente base por altura 00:32:39
no tiene más, es un rectángulo 00:32:41
base por altura, pero el vector de superficie 00:32:43
es un vector que tiene de módulo 00:32:45
lo mismo que 00:32:47
valga la superficie, pero 00:32:49
la dirección es perpendicular 00:32:51
a la propia superficie, ¿de acuerdo? 00:32:53
entonces el vector de superficie 00:32:56
es paralelo al campo magnético 00:32:57
en este caso, ¿de acuerdo? 00:32:59
o por ejemplo, en un folio 00:33:01
pues la superficie será lo que valga el folio 00:33:02
pero el vector de superficie 00:33:05
el vector es perpendicular al folio, o por ejemplo, la pantalla a través de la que me 00:33:07
estáis viendo. Vosotros podéis calcular la superficie de la pantalla, pero el vector 00:33:12
de superficie es un vector que va hacia vosotros, perpendicular a la propia pantalla. Entonces, 00:33:18
siempre, y va a ser el caso normal, en el que el campo magnético y el vector de superficie 00:33:25
y el vector de superficie sean paralelos, o dicho de otra forma, 00:33:31
siempre que el campo magnético y las superficies sean perpendiculares, 00:33:35
es decir, vector campo magnético y vector superficie paralelos, 00:33:41
o vector campo magnético y superficie perpendiculares. 00:33:46
Este resultado se nos va a maximizar y nos va a dar, 00:33:50
lo voy a dejar por escrito, nos va a dar el siguiente resultado. 00:33:54
Simplemente el producto de los módulos. Esto lo voy a poner. Si el vector campo magnético y el vector de superficie son paralelos o si el vector campo magnético o intensidad de campo magnético y la superficie que atraviesa son paralelos. 00:34:00
¿De acuerdo? Esta igualdad solo se cumple si se cumple lo que pone el paréntesis. 00:34:37
En general, tenéis este valor, que sería módulo por módulo por el coseno del ángulo que forman los vectores. 00:34:48
Claro, si los vectores son paralelos y el ángulo que forma es 0 grados, el coseno de 0 grados es igual a 1. 00:34:54
¿De acuerdo? Entonces, este producto clave, si los vectores son paralelos, sería módulo por módulo por coseno de 0 grados, 00:35:00
es decir, módulo por módulo por 1 00:35:07
y se simplificaría así de fácil 00:35:09
si están orientados de otra manera 00:35:12
pues bueno, no tendría que dar ángulo 00:35:14
y simplemente se multiplica por ese coseno y ese lado 00:35:16
¿vale? 00:35:18
entonces, espero que ya hayamos visto 00:35:20
y haya quedado claro 00:35:22
bien todos los detalles 00:35:24
que es el flujo de campo magnético 00:35:26
cómo se calcula 00:35:28
y en los casos más concretos 00:35:29
cómo de simple queda la fórmula, cómo de particular 00:35:31
pues 00:35:34
Pues ahora vamos a ver la ley de Faraday. 00:35:36
Voy a poner la teoría y luego os pongo la fórmula. 00:35:45
La diafragma establece que si el flujo de campo magnético que atraviesa una cierta superficie varía en el tiempo, 00:35:52
Cuando se produce una fuerza electromotriz inducida en el marco de esta superficie. 00:36:13
Según, y ahora voy a poner la fórmula, ¿de acuerdo? 00:36:38
La teoría de Faraday lo que nos dice es eso. 00:36:41
Si el flujo que atraviesa una cierta superficie cambia en el tiempo, por lo que quiera que sea, 00:36:43
se produce una diferencia potencial. 00:36:48
se produce una fuerza electromotriz 00:36:49
que es lo mismo que una diferencia de potencial 00:36:51
y voy a ver si puedo copiar 00:36:53
bien la fórmula que tengo por aquí 00:36:55
no va a salir bien 00:36:57
ni de broma entonces 00:36:59
voy a ahorrar tiempo 00:37:00
haciendo lo mismo de antes 00:37:02
voy a cogerlo de aquí 00:37:04
esta es la ley de Sparaday 00:37:08
esta es la fórmula de la ley de Sparaday 00:37:22
se produce una fuerza electromotriz 00:37:24
una diferencia de potencial si el flujo cambia 00:37:27
correctamente, este signo menos 00:37:29
se llama ley de Lenz 00:37:31
Y lo comentaremos más adelante. 00:37:33
Pero bueno, estas fórmulas luego son todo la misma versión, ¿de acuerdo? 00:37:37
Básicamente, que el flujo en su forma diferencial a los tres de valor, ¿vale? 00:37:42
En su forma diferencial simplemente sería retirar la integral, porque no lo estamos haciendo, ¿de acuerdo? 00:37:46
Entonces, la diferencial contra la integral nos quedaría así. 00:37:50
Y luego, hay otra variante, otros ejercicios en los que no se llega a tomar derivadas, 00:37:54
simplemente se toman como pequeños incrementos y ya está. 00:37:59
Pero bueno, ya veremos más adelante, en otro vídeo, cómo se hacen esos ejercicios. 00:38:01
¿Pero por qué estoy haciendo esto? ¿Por qué estoy poniendo esto? 00:38:07
Porque en vista de la ley de Faraday, yo puedo resolver el ejercicio que acabo de hacer, otra vez, de cero, y puede que un poquito más rápido. 00:38:10
Básicamente, el ejercicio que he hecho antes, explicándonos solo el campo magnético, ahora gracias a la ley de Faraday lo puedo resolver con nuevos conceptos del tema de inducción magnética. 00:38:20
Y voy a hacerlo, ¿de acuerdo? Lo primero de todo, voy a calcular en esta situación cuál es el flujo. 00:38:29
Bueno, en esta situación el flujo que tengo aquí, ¿de acuerdo? Es uno de esos casos en los que el campo magnético es uniforme y es perpendicular a la superficie. 00:38:53
Por lo tanto, puedo simplificar mucho aplicando esta fórmula. 00:39:11
¿De acuerdo? 00:39:15
Entonces, voy a seleccionar esto de aquí, esto de aquí. 00:39:16
El flujo va a ser igual a, lo cojo de aquí y ahorro tiempo. 00:39:27
Tengo el secundario ahí. 00:39:49
¿Vale? 00:39:51
El campo magnético lo tengo. 00:39:52
Lo puse antes, creo que era menos 3K teslas. 00:39:53
Muy bien. 00:40:05
Lo que no tengo calculado es la superficie de aquí. 00:40:07
¿De acuerdo? 00:40:09
de hecho la superficie no es uniforme, no es constante 00:40:10
fijaos un detalle 00:40:12
esta superficie 00:40:14
que va definiendo 00:40:16
el circuito 00:40:18
vale, la altura si es la misma 00:40:20
la altura además coincide con la longitud 00:40:22
de la barra, da igual que la mira aquí 00:40:24
la altura coincide con la longitud de la barra 00:40:26
que recordemos que la longitud de la barra 00:40:28
era igual a 00:40:30
0,4 o menos 00:40:32
pero la base 00:40:34
de este rectángulo va cambiando 00:40:37
continuamente, la base de hecho 00:40:39
cambia 00:40:41
como un momento rectilíneo uniforme 00:40:41
este ejercicio puede comparecer con una locura 00:40:48
pero creedme que es el ejercicio 00:40:49
más típico del tema, de hecho 00:40:52
es el único ejercicio prácticamente 00:40:54
que puede caer dentro, entonces cuando aprendáis 00:40:55
a hacerlo 15 veces siempre va a ser igual 00:40:57
pero como decía 00:41:00
la superficie 00:41:01
base por altura 00:41:04
es decir 00:41:11
la altura, muy bien 00:41:12
La altura es igual a la longitud de la barra, 0,4 metros. 00:41:17
Pero la base aumenta al moverse, cambia al moverse la barra. 00:41:20
Como la barra tiene una velocidad constante, momento rectilíneo uniforme. 00:41:30
Pues la base, la voy a llamar B, minúscula va a ser igual a lo que valiera la base inicialmente, ¿vale? 00:41:37
Más V por T, esta es la ecuación de un momento rectilíneo uniforme. 00:41:46
mientras más tiempo pase, pues claro 00:41:50
más larga será la base de esta 00:41:53
de este rectángulo 00:41:55
bueno 00:41:57
pues si la base vale esto, ¿vale? 00:41:59
es como r igual a r0 00:42:03
más v por t, pues aquí 00:42:05
simplemente la longitud lo estoy llamando v de base 00:42:06
por la superficie 00:42:09
nos queda 00:42:10
pues yo que sé 00:42:12
la longitud 00:42:15
¿vale? por 00:42:15
esto que acabo de calcular ahora mismo 00:42:18
no olvidéis usar los paréntesis 00:42:21
vale 00:42:25
eso de aquí 00:42:26
por lo tanto, bueno 00:42:28
el flujo 00:42:30
el flujo es 00:42:31
ahora pongo ahora el símbolo 00:42:38
voy a dejar un pequeño espacio y ahora pongo el símbolo 00:42:40
el flujo es 00:42:42
todo esto de antes 00:42:43
básicamente 00:42:46
campo magnético por superficie 00:42:47
es decir 00:42:49
campo magnético 00:42:50
por longitud de la barra 00:42:51
por 00:42:54
todo eso 00:42:56
¿de acuerdo? 00:43:03
eso es el flujo, ya lo tengo calculado 00:43:06
ahora le daremos números 00:43:08
de hecho, porque todo tiene números muy concretos 00:43:10
la velocidad 00:43:13
voy a mirarlo porque creo que era 00:43:14
2i, pero bueno 00:43:16
si creo que era 2i 00:43:18
metros partido por segundo 00:43:19
ok, todo está bien 00:43:26
hasta el momento todo está igual 00:43:29
el flujo era este símbolo de aquí 00:43:30
me falta ponerlo igual 00:43:32
Lo voy a poner ahora. He hecho de menos la pizarra, pero bueno. 00:43:45
Ya tengo el flujo, ¿de acuerdo? Lo hablo del flujo. 00:43:57
Ahora voy a calcular la fuerza electromotriz inducida a través de la ley de Faraday. 00:44:00
Por lo tanto, la ley de Faraday la tengo aquí arriba, ¿de acuerdo? 00:44:27
En este caso, tengo que el épsilon, que voy a sacar de aquí, es igual a menos derivada de todo, bueno, voy a utilizar esto, derivada de todo lo que he calculado, que es igual al flujo, campo magnético, por longitud, por 0. 00:44:32
voy a deshacer el factor común 00:45:03
campo magnético 00:45:07
por longitud 00:45:09
por V por T 00:45:10
espero que nadie se vuelva loco con esto 00:45:13
dividido en T 00:45:15
la derivada de todo esto de aquí 00:45:16
con respecto al tiempo 00:45:20
¿de acuerdo? 00:45:21
la derivada de todo esto de aquí con respecto al tiempo 00:45:23
y ahora vamos a calcular cuánto vale la derivada de todo eso 00:45:25
mirad 00:45:28
el campo magnético por longitud 00:45:28
por la posición inicial de la base 00:45:30
¿vale? 00:45:33
es una constante 00:45:34
esto es un número, esto es un número y esto es un número 00:45:35
es que ni siquiera me hace falta saber 00:45:38
qué número es, porque al hacer la derivada 00:45:40
de una constante con respecto al tiempo 00:45:42
como lo que es constante no varía con el tiempo 00:45:44
entonces la derivada de una constante con respecto al tiempo 00:45:46
me va a salir cero, por lo tanto 00:45:48
este término de aquí se me nula 00:45:50
y este término es esta constante 00:45:51
la longitud de la barra también es constante 00:45:53
no cambia con el tiempo, esto también es un número 00:45:56
y aquí tengo la T de tiempo 00:45:58
entonces 00:46:01
la derivada 00:46:01
es la derivada 00:46:03
de un polinomio 00:46:04
la derivada 00:46:05
de algo elevado a 1 00:46:06
es 1 00:46:07
esto va a quedar 00:46:08
v por l 00:46:10
por 00:46:12
v por l 00:46:14
por v 00:46:16
¿vale? 00:46:16
espero que nadie 00:46:20
tenga ningún problema 00:46:20
a la hora de resolver 00:46:22
esta derivada 00:46:22
aquí tengo una derivada 00:46:23
con respecto al tiempo 00:46:25
de dos términos 00:46:25
uno que es constante 00:46:26
que es un número 00:46:27
la derivada de un número 00:46:28
es igual a 0 00:46:29
esto se me simplifica 00:46:30
y luego 00:46:32
la derivada 00:46:33
con respecto al tiempo 00:46:34
de algo que multiplica el tiempo es 00:46:36
básicamente el perfector 00:46:38
¿de acuerdo? 00:46:39
pues bueno 00:46:41
en este caso 00:46:42
utilizo módulo simplemente 00:46:43
claro aquí me he comido el signo menos pero 00:46:49
siempre vamos a utilizar módulo 00:46:51
¿de acuerdo? 00:46:54
el signo simplemente sería para justificar 00:46:54
como veremos en otro ejercicio y más adelante 00:46:56
cuál es el sentido de la corriente 00:46:58
lo que se llama ley de ley 00:46:59
el campo era 00:47:01
3 por 00:47:03
0,4 00:47:04
por la velocidad crea 2 00:47:06
me sale también 2,4 00:47:08
voltios 00:47:11
esta es la fuerza electromotriz inducida 00:47:13
y la intensidad 00:47:15
sale también a través de la ley de Ohm 00:47:17
¿vale? 00:47:19
por lo tanto, como me da exactamente lo mismo 00:47:21
terminaría aplicando 00:47:23
la ley de Ohm y sacando el valor 00:47:30
de la intensidad de la corriente que se me genera 00:47:32
vale 00:47:34
todo esto es mucha 00:47:37
teoría 00:47:39
pero los ejercicios son exactamente igual 00:47:40
voy a ir más rápido 00:47:43
porque me está quedando muy largo 00:47:45
incluso puede que más que el de química este vídeo 00:47:47
pero voy a hacer un ejemplo 00:47:49
aplicando 00:47:52
esta perspectiva 00:47:56
un ejemplo que tengo por aquí 00:47:57
la pantalla 00:48:00
la verdad que si no 00:48:05
me estuviera saliendo nada de esto 00:48:11
sería un poco para volverse loco 00:48:12
por aquí, por aquí 00:48:13
aquí, perfecto 00:48:27
Bueno, una espira cuadrada de cuatro vueltas, por lo tanto, cuidado que aquí no hay simplemente un marco, 00:48:45
hay cuatro marcos, aquí hay cuatro alturas, cuatro bases, ¿de acuerdo? 00:48:55
Nosotros lo tendremos en cuenta ahora. 00:48:58
Lado, 10 centímetros, ¿vale? 00:48:59
Como una espira cuadrada, estas son 10 centímetros, pero también son 10 centímetros, todos son 10 centímetros. 00:49:01
Se encuentra inicialmente en la posición que se ve en la figura, ¿vale? 00:49:07
Va a entrar en una zona que hay un campo magnético. 00:49:10
El campo magnético nos da el módulo, pero bueno, el dibujo nos da la dirección de sentido. 00:49:13
0,25 teslas, pero el vector es menos K. 00:49:17
Es perpendicular a la superficie, por lo tanto, paralelo al vector de superficie. 00:49:22
Y en el instante T0, la espina empieza a moverse a velocidades constantes. 00:49:27
¿Vale? Velocidades constantes, además nos dan la dirección de sentido horizontal y todo lo que sea. 00:49:31
Al cabo del reto aparece una corriente de 10 elevado a unos 5 amperios. 00:49:35
Durante un intervalo de 4 segundos 00:49:40
¿Cuál es la velocidad de la espira y cuál es su resistencia? 00:49:44
Bueno, el primer apartado se hace muy sencillo y muy rápido 00:49:48
Aquí va a haber un cambio de flujo en la superficie de la espira 00:49:51
Siempre y cuando la espira esté entrando 00:49:57
En el momento que la espira ya haya entrado del todo 00:50:00
Ya no va a haber un cambio de flujo 00:50:02
Porque la superficie que atraviesa el campo genético siempre va a ser la misma 00:50:04
Básicamente nos dice que la espira entra totalmente después de 4 segundos. 00:50:08
Por lo tanto, si la base tiene 10 centímetros y tarda 4 segundos en entrar, yo puedo calcular la velocidad muy fácilmente. 00:50:14
La velocidad se calcula sabiendo que tarda 4 segundos en entrar la base de 0,1 metros, ¿vale? 00:50:23
Al ser velocidades uniformes, la velocidad es igual a... 00:50:54
Insisto, no es solo la altura lo que mide 10 centímetros, ni la base. 00:51:04
A partido por T, es decir, 0,1 partido por 4 es igual a 0,025 metros partido por segundo. 00:51:07
Pues ya tengo la velocidad. 00:51:21
Incluso si me apura, puedo sacar en vector. 00:51:23
Ahora pongo el simbolito. 00:51:30
Ahí tengo el vector de velocidad. 00:51:47
Muy bien. 00:51:49
Pues lo siguiente que me dice. 00:51:53
¿Cuál es la resistencia? Y yo tengo que aparece una corriente de 10 elevado a menos 5 amperios. 00:51:54
Mirad, voy a hacerlo con dos enfoques. El primero, el primero que hemos visto. Y voy a ir rápido. 00:52:06
Lo primero, las cargas de la espira van a sentir una fuerza de Lorentz que se incrementará hasta igualarse con la fuerza vale. 00:52:11
eso es lo primero que vimos 00:52:52
que al moverse una carga 00:52:54
en el campo magnético empieza a acelerarse 00:52:57
debido a la fuerza de Lorentz 00:52:59
hasta que la fuerza de Coulomb la va frenando 00:53:01
y se mantiene la velocidad constante 00:53:03
por lo tanto 00:53:05
aquí en módulo 00:53:07
esto implica que 00:53:08
la carga que sea media o igual 00:53:12
porque se me va a simplificar 00:53:16
por la velocidad de la barra de entrada que le acabo de calcular 00:53:17
por 00:53:20
el campo magnético 00:53:22
de acuerdo, esto lo pongo así porque la velocidad 00:53:25
es perpendicular al campo eléctrico, si fuera 00:53:27
paralelo se anularía 00:53:29
hay un producto vectorial 00:53:30
e incrédulo, es igual a la 00:53:35
carga por el campo eléctrico 00:53:36
y como veo esto se me simplifica 00:53:38
y tengo ya el cuadro del campo eléctrico 00:53:41
ahora 00:53:42
si recordamos 00:53:46
la igualdad 00:53:48
entre 00:53:51
campo eléctrico 00:53:54
estoy revisando las tildes que estoy poniendo pero bueno 00:54:01
debería 00:54:03
Si recordamos la igualdad entre campo eléctrico y diferencia de potencial, podemos obtener la fuerza electromotriz inducida. 00:54:04
Por lo tanto, recordemos que esto, en este caso tan sencillo, por longitud, es igual a la fuerza electromotriz inducida. 00:54:22
a ver si me sale bien a la primera 00:54:34
vale, me ha salido 00:54:37
y esto es igual por lo tanto 00:54:45
por D 00:54:47
por L y lo tengo 00:54:50
de acuerdo, tengo la fuerza 00:54:52
de esta matriz inducida 00:54:54
y la puedo calcular porque tengo todos los datos 00:54:55
la longitud en este caso 00:54:58
de esta parte del marco que va entrando 00:55:00
y es perpendicular al campo magnético 00:55:03
vale 0,1 metro 00:55:05
0,1 00:55:07
por el campo magnético que me dice 00:55:09
0,25 modulo 00:55:11
por la velocidad 00:55:13
que la calculo al momento 0,025 00:55:15
esto es 00:55:17
6,25 00:55:19
por 00:55:22
elevado a 00:55:24
menos 4 00:55:26
voltios 00:55:29
entonces si tengo una fuerza de altimotriz 00:55:31
de esta magnitud 00:55:34
y de intensidad 00:55:35
es de 10 elevado a 00:55:38
Bueno, 5 amperios, puedo a través de la ley de Ohm despejar la resistencia. 00:55:40
Usando la ley de Ohm, despejo el valor de la resistencia, que es lo que me pedía hacer el cifre. 00:55:48
La ley de Ohm, recordad, intensidad igual a fuerza de estómago triunfido partido por resistencia, despejo la resistencia como fuerza de estómago triunfido partido por intensidad. 00:55:58
básicamente este resultado que acabo de tener 00:56:11
dividido entre 10 elevado a menos 5 00:56:14
aquí acabo de caer en una cosa 00:56:17
que se me había olvidado tener en cuenta 00:56:25
vale, es un pequeño error, pero no es grave 00:56:27
si me pasa en clase no me va a pasar aquí, pues claro que sí 00:56:28
que la espira tiene 4 vueltas 00:56:31
¿de acuerdo? por lo tanto 00:56:34
dejarme un segundo 00:56:35
bueno, dejarme un segundo 00:56:38
esto 00:56:45
lo voy a quitar de ahí 00:56:48
ahora lo pego 00:56:51
Mirad, yo estoy calculándolo todo, me cometí el error de calcularlo todo como si esto fuera una espira única, ¿de acuerdo? 00:56:52
Esto es lo que sentiría una única espira. 00:57:02
Esto lo hace un ejercicio, cuidado que tiene mucha trampa, yo soy el primero a caer. 00:57:09
La espira tiene cuatro vueltas, por lo tanto, la fuerza de estos motivos va a ser cuatro veces más grande. 00:57:12
No tiene ninguna complejidad a nivel de cálculo, pero si no estáis atentos podéis meter la mano. 00:57:16
Esto es que se tiene una única aspira, pero al tener 4 aspiras arrolladas, la FEM que se induce es 4 veces superior. 00:57:21
Por lo tanto, ahora sigo por ahí, lo multiplico por 4, 2,5 por 10 elevado a menos 3 voltios. 00:57:36
Bueno, entonces ahora sí lo divido entre el valor que me dice el enunciado que va a la intensidad y resulta que tiene 250. 00:58:10
Unidad de la residencia son ohmios, que es una mega mayúcula que tengo por aquí y que acabo de sacar. 00:58:23
Vale. 00:58:37
Y ese es el resultado que me da. 00:58:38
Esta es la primera perspectiva, ¿de acuerdo? 00:58:42
Utilizando conceptos de campo magnético que nosotros ya conocemos y de campo eléctrico. 00:58:43
La segunda, explícate bien todo esto. 00:58:49
Vale. 00:58:53
Aplicamos la ley de Faraday. 00:58:55
Que básicamente la fuerza de esta motriz es igual a... 00:59:01
Voy a coger la fórmula. 00:59:11
Que la tengo por aquí rápido. 00:59:14
Es igual a esto de aquí. 00:59:25
Espera que no se me ha pegado 00:59:26
A ver 00:59:28
Esa es la ley de Faraday 00:59:31
¿De acuerdo? 00:59:40
Claro, yo no puedo aplicar la ley de Faraday todavía 00:59:42
Porque no conozco el flujo 00:59:44
Vamos a calcular 00:59:45
El flujo 00:59:49
Bueno, mirad que bien que en este caso el flujo 00:59:52
Es un campo magnético uniforme 00:59:57
Perpendicular a la superficie 01:00:00
Paralelo al vector de superficie 01:00:02
Voy a sacar el 01:00:03
La fórmula del flujo 01:00:08
Que tengo por aquí 01:00:10
Y las pongo aquí. 01:00:19
Voy a borrar esto que me sobra un poquito. 01:00:26
Aquí se ve súper pequeño, pero bueno. 01:00:29
Vale. 01:00:32
En este caso, lo más sencillo, el flujo es el producto del módulo del campo magnético, 01:00:32
cosa que sí tengo, que me he anunciado, 01:00:37
pero no tengo la superficie. 01:00:39
Bueno, bajamos de nivel. 01:00:41
Vamos a calcular la superficie. 01:00:42
Pero ya vamos a ir poniendo. 01:00:44
Vemos que antes tenemos que calcular la superficie. 01:00:50
Vale. 01:00:59
Antes tengo que calcular la superficie. 01:00:59
La superficie es un rectángulo igual a base por altura. 01:01:02
¿De acuerdo? 01:01:07
La altura, muy sencillo. 01:01:08
La altura es 0,1 metro. 01:01:10
¿Vale? 01:01:14
Es lo que vale A, 0,1 metro. 01:01:14
La base, me sucede lo mismo de antes. 01:01:16
Igual a lo que tiene de base al inicio cuando entro en el campo magnético, en la región del campo magnético, que en este caso es 0, ¿vale? 01:01:20
el trocito de base que está dentro 01:01:28
de la región de campo magnético 01:01:30
inicial es cero, pero 01:01:32
¿vale? pero conforme va pasando 01:01:34
el tiempo, ¿vale? va entrando 01:01:36
cada vez más base 01:01:39
hasta que ya entra todo, ¿de acuerdo? 01:01:40
una vez que ya entra toda la aspira 01:01:46
ya no entra más 01:01:47
ya no cambia de superficie 01:01:49
pero bueno, eso lo vamos a ver ahora 01:01:51
por lo tanto 01:01:52
la superficie nos 01:01:54
queda lo que voy a llamar 01:01:59
h, ¿vale? que es un valor conocido 01:02:03
por 01:02:05
v por t 01:02:07
¿vale? 01:02:09
este cero lo he obviado 01:02:11
si no, pues tendré que poner un paréntesis 01:02:12
de cero más v 01:02:15
y el flujo 01:02:17
bueno, el flujo 01:02:19
nos resulta, ahora saco el símbolo 01:02:24
de momento, pero bueno voy a dejarlo en espacio 01:02:26
igual a 01:02:28
todo eso multiplicado por el campo 01:02:30
magnífico, voy a cogerlo 01:02:32
imagina que está en su sitio, ¿vale? 01:02:52
nos resulta todo eso 01:03:07
no voy a ser tan cuta 01:03:09
a ver 01:03:10
a ver si consigo seleccionarlo 01:03:11
ok, ok, ok 01:03:14
creo que si está un poquito 01:03:33
mejor por lo menos 01:03:35
pero bueno, eso es lo que nos queda del flujo 01:03:36
y ahora ya si puedo aplicar 01:03:39
la ley de Faraday 01:03:41
este valor del epsilon 01:03:42
es igual a 01:03:58
menos, derivada con respecto 01:04:16
al tiempo de todo lo que implica 01:04:17
que es el flujo 01:04:19
b por h por v por t 01:04:21
con respecto al tiempo. 01:04:24
Esto es una constante, constante, constante. 01:04:29
Y el tiempo, 01:04:31
derivada del tiempo con respecto al tiempo, 01:04:33
nos queda igual a 1. 01:04:35
El módulo, 01:04:40
no nos preocupamos por el signo. 01:04:43
Esto, de hecho, 01:04:44
es muy parecido que allá en selectividad 01:04:46
en el pasado, cuando lo corregimos, 01:04:48
nos dijeron que ambos signos estaban admitidos 01:04:49
y eran perfectamente positivos o negativos. 01:04:51
Si lo queréis dejar negativo, me parece bien. 01:04:53
Pero bueno, como decía, 01:04:55
en módulos nos quedaría pues 01:04:57
d por h 01:05:02
por u 01:05:04
la derivada del tiempo con respecto al tiempo 01:05:06
es igual a 1 01:05:09
aquí es b mayúscula, perdón 01:05:09
ah, y perdón 01:05:14
y el número de vueltas, vale, tengo que multiplicar 01:05:19
el número de vueltas porque no tengo solo una espira 01:05:22
tengo 4 espiras, por lo tanto los efectos serán 01:05:24
4 veces más grandes 01:05:26
4 por 0,25 01:05:27
por 01:05:31
0,1 01:05:33
y por la velocidad que la calculo 01:05:35
al principio de todo 0,025 01:05:37
me queda el mismo valor de antes como 01:05:39
cabría esperar 2,5 por 10 01:05:43
elevado a 01:05:45
menos 3 voltios 01:05:46
solo queda 01:05:49
aplicar la 01:05:52
ley de Ohm 01:05:55
donde la intensidad es igual 01:05:57
al voltaje entre la resistencia 01:05:59
y despejo la resistencia 01:06:03
que me queda como 01:06:05
voltaje entre intensidad 01:06:07
despejar del denominador 01:06:10
como siempre 01:06:13
pues bueno 01:06:13
intensidad que me he denunciado 01:06:15
10 elevado a 1.5 01:06:18
pues 250 01:06:18
y la unidad de la 01:06:19
resistencia de toda la vida 01:06:23
y estaba 01:06:26
veis que me tiene que dar lo mismo 01:06:33
siempre de todas 01:06:40
todas 01:06:41
vale, vosotros tenéis una ventaja 01:06:42
de que este vídeo lo podéis 01:06:49
ver en pequeñas 01:06:51
cosas, vale 01:06:53
sé que ya me he quedado muchísimo más largo de lo que era 01:06:54
mi intención, tendré en cuenta 01:06:57
para próximos vídeos cortarme un poco más 01:06:59
pero necesitaba explicar esto, vale 01:07:01
es el inicio de este tema 01:07:03
para que hagáis un ejercicio de este tema 01:07:04
necesitaba explicar hasta aquí, os propondré una 01:07:07
tarea, vale, otro enunciado 01:07:09
que se hace exactamente igual 01:07:11
¿de acuerdo? 01:07:12
entonces bueno, podéis hacer como en las películas 01:07:14
estas super largas, como por ejemplo 01:07:16
con el irlandés, pues en vez de verla 01:07:18
de 4 horas seguidas, pues lo veis un día una hora 01:07:20
otro día otra hora 01:07:22
veis la mitad 01:07:24
una tarde y luego por la noche veis la otra mitad 01:07:25
pero bueno, para el viernes os voy a pedir que os deis un ejercicio 01:07:28
que es muy similar a este que acabo de hacer 01:07:31
con las dos perspectivas, ¿vale? con las dos variantes 01:07:32
y bueno, no voy a entretenerme más 01:07:34
mañana haré un vídeo 01:07:37
mucho más corto, donde hagamos más 01:07:39
un poquito más de 01:07:41
concreto, no avanzaré en teoría 01:07:42
me centraré más en esto 01:07:45
de la ley de Faraday, necesito que me digan 01:07:47
más fórmulas, ley de Faraday y ley de Ohm 01:07:48
son las únicas dos fórmulas que introduce 01:07:50
ahora bien, hay diferentes 01:07:52
perspectivas, hay una casuística más o 01:07:54
menos, más o menos 01:07:57
amplia y vamos a trabajar a partir 01:07:58
de ahora simplemente ejercicio 01:08:01
pero bueno, no me entiendo más 01:08:02
y lo dejamos aquí 01:08:04
hasta luego 01:08:06
Idioma/s:
es
Autor/es:
Juan Manuel Izaguirre
Subido por:
Juan Manuel I.
Licencia:
Dominio público
Visualizaciones:
97
Fecha:
13 de enero de 2021 - 21:27
Visibilidad:
Público
Centro:
IES MIGUEL DELIBES
Duración:
1h′ 08′ 09″
Relación de aspecto:
1.86:1
Resolución:
1920x1030 píxeles
Tamaño:
110.13 MBytes

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