Otras carreras 2 bobinas circulares

[LauraLopez]

Dos espiras circulares se encuentran sobre una mesa. Una tiene una bateria y un interruptor , en tanto que la otra solo una espira cerrada de alambre. Describa lo que sucedera en la espira cerrada.

Creo que esto es algo similar al experimento de Faraday que en el momento que se cierra o abra el circuito se detecta en la otra bobina una corriente pero no entiendo porque ocurre esto....alguien me lo puede explicar? Gracias!

[arivasm]

Re: 2 bobinas circulares

Veo que ya has llegado a la inducción electromagnética. Al cerrar el interruptor se crea en una de las bobinas una corriente, que generará un campo magnético inexistente hasta entonces. Como consecuencia, el flujo magnético a través de la otra bobina cambiará de 0 a cierto valor, lo que originará una corriente inducida (muuuuy breve, sólo durante el cambio en el flujo). Para saber el sentido de la corriente inducida es necesario conocer sus posiciones relativas (y aplicar la ley de Lenz -o la de Faraday-Lenz-).

[LauraLopez]

Re: 2 bobinas circulares

porque conocer sus posiciones relativas? deben estar muy juntas? o sea el campo que se generara a que distancia tiene que estar la otra espira para sentir la presencia del campo? supongo que mas lejos esta mas chica sera la corriente pero hay una distancia a partir de la cual siente la presencia del campo ? Con respecto a el sentido de la corriente como hago? La ley de Faraday dice que la fem inducida es igual a menos el flujo sobre el tiempo. Pero aca se genera una corriente en la otra bobina , no una fem no? o te referias a otra Ley?

[arivasm]

Re: 2 bobinas circulares

Me refiero a que no es lo mismo que una esté sobre la otra que que esté una al lado de la otra. La razón está en que en el primer caso el campo magnético que atraviesa a la inducida tendrá el mismo sentido que el que crea en su interior la inductora. En el segundo caso tendrán sentidos opuestos. Esto condicionará el sentido de la corriente inducida.

Sobre la distancia, puede ser cualquiera, desde cero hasta infinito.

Por último, la fem inducida genera una corriente. Si se trata de determinar sólo el sentido de ésta última puedes evitar el engorro de manejar la ley de Faraday (es decir, analizar la situación a través de la integral de flujo) y usar sólo la ley de Lenz (prefiero darte la referencia de la Wikipedia inglesa porque es más completa que la que aparece en la española).

[LauraLopez]

Re: 2 bobinas circulares

Bueno asumo que esta una al lado de la otra entonces cuando me pregunta que ocurre la respuesta seria que se crea una corriente que crea un campo magnetico induciendo una corriente en la otra bobina y lo del signo para que me sirve para la grafica?

Como se cual es el sentido positivo o negativo de la corriente? Asumo que la corriente es cero hasta que se cierra el interruptor y ahi valdra un dado valor y luego vuelve a cero pero ese valor como puedo saber cual es?

[arivasm]

Re: 2 bobinas circulares

Como el ejercicio es tan abierto, la conclusión será que justo en el pequeño tiempo en que se produce el cierre del circuito en la otra se producirá una corriente del mismo sentido que la que se inicia en la anterior.

Para que llegues a la conclusión anterior contesta a las siguientes preguntas:

• ¿Hacia dónde circulará la corriente una vez que se cierre el interruptor? (Evidentemente, en este ejercicio, la respuesta la eliges tú como quieras)
• ¿Cómo son las líneas de campo que origina esa corriente? En particular, fíjate en las que pasarán a través de la segunda espira.
• ¿Qué variación se produce en el flujo a través de la segunda espira? (no me refiero a una respuesta cuantitativa, sino cualitativa: las líneas van en tal sentido y su flujo aumentará/disminuirá)
• ¿Qué implica la aplicación de la ley de Lenz? (¿qué deberá suceder con el flujo del campo magnético de la corriente inducida a través de la propia espira?)
• ¿Cómo tiene que circular la corriente inducida para que se cumpla la respuesta anterior?

[LauraLopez]

Re: 2 bobinas circulares

1) Asumo que la corriente circula en sentido antihorario
2) Las lineas seran circulos tambien no? considero que la segunda espira esta a la derecha entonces las lineas seran salientes al papel en la region donde esta esa espira
3) Las lineas son salientes , eso significa que el flujo aumenta creo...
4) Esta pregunta no la entiendo....la ley de Lenz habla de una fem inducida y aca lo que hay es una corriente inducida esta ley habla algo de que la fem y la corriente inducidas se oponen pero no entiendo bien porque esto

Yo veo que para responder el ejercicio tengo que expicar que pasa cuando cierro o abro el interruptor. Cuando se cierra lo que ocurre no es lo que dije antes? o sea que se produce una corriente inducida en la segunda espira? y cuando se abre nose bien que ocurre...
No veo porque es necesario esto de la ley de Lenz para responder este ejercicio al menos que sea necesaria para la parte de la grafica que nose como hacerla

[arivasm]

Re: 2 bobinas circulares

2) No son exactamente círculos, serán curvas cerradas con una forma algo diferente. De todos modos, sólo es una matización, que no deberá invalidar tu planteamiento.

Eso sí: si la primera espira tiene corriente en sentido antihorario las líneas de campo serán salientes en el interior de esa espira, pero serán *entrantes* fuera de ella, que es donde está la segunda espira.

3) El flujo (en el sentido cualitativo de cuenta del número de líneas de campo) aumentará independientemente de si son entrantes o salientes, pues antes de cerrar el interruptor era nulo y justo después ya no. Eso sí, como te dije antes, el flujo habrá aumentado en el sentido de pasar de 0 a un flujo de líneas entrantes.

4) La ley de Lenz se puede enunciar de muchas maneras. Yo suelo usar ésta: "la fem (y entonces la corriente en este caso) inducida tiene el sentido de oponerse a la variación de flujo magnético que la origina"

El motivo no lo necesitas para resolver el ejercicio, pero tiene que ver con la conservación de la energía. Entiendo que hay ejemplos mejores para verlo, pero prefiero que lo dejemos para el final (recuérdamelo cuando esté resuelto este ejercicio, que ahora te recomiendo que completes pues es básico para el entendimiento de esta ley).

Para que puedas seguir piensa lo siguiente. Es obvio que hay dos posibilidades para la corriente inducida: sentido horario o antihorario. En cada caso se creará un segundo flujo magnético en el interior de la segunda espira. Pero uno de ellos, en vez de ir en contra de la variación anterior irá a favor (con lo que no será el correcto); el otro, por supuesto sí irá en contra de la variación anterior, y será la respuesta que buscamos.

Por último, ¿de qué gráfica hablas?

[LauraLopez]

Re: 2 bobinas circulares

Retomando el ejercicio con respecto a la grafica sin querer me quedo una parte del enunciado por copiar ....seria :

Dos espiras circulares se encuentran sobre una mesa. Una tiene una bateria y un interruptor, en tanto que la otra solo una espira cerrada de alambre. Describi lo que sucedera en la espira cerrada cuando se cierra el interruptor y cuando se abre. Dibuje una grafica con la corriente en funcion del tiempo

En cuanto a la solucion del ejercicio sigo desorientada....Antes que nada tengo que decir donde estan ubicadas las 2 espiras no? o sea si es una al lado de la otra, o una sobre la otra?
Quiero hacer un dibujo creo que dibujaria una al lado de la otra, la de la izquerda es la que estaria conectada a una bateria esta bien?

Al cerrar el interruptor por mas que sea obvio...porque es que por la espira circulara una corriente? y porque las unicas opciones son que dicha corriente circule en sentido horario o antihorario? que "obliga" a la corriente a tener que seguir la trayectoria de la espira?

LUego asumiendo que circula una corriente siguiendo la trayectoria de la espira, entiendo que esto provoca un campo magnetico del cual me interesa saber cual es su direccion no? esto lo hago con la regla de la mano derecha?Por ejemplo si supuse que la corriente era en sentido antohorario cierro los dedos y me queda el pulgar saliente entonces esto significa que el campo es saliente en dicha espira?

Luego de aclarar estas dudas pasare a intentar entender que ocurre en la otra espira....

Gracias

[arivasm]

Re: 2 bobinas circulares

Si te parece, dejamos la gráfica (que será muy sencilla) para más adelante.

Sobre el enunciado, parece que debe interpretarse que ambas están sobre la mesa, pero no superpuestas. Me parece bien el dibujo que propones. Incluso vendría bien que lo subieses al hilo, para poder fijar las cosas en las próximas ayudas. Así, por ejemplo, no basta con saber dónde está cada una; también necesito ver cómo has colocado el generador en la inductora.

Recuerda que la corriente circulará por la espira, una vez que se cierre el interruptor, desde el borne del generador que está a mayor potencial hacia el de menor potencial.

[LauraLopez]

Re: 2 bobinas circulares

Lo que tengo hasta ahora es este dibujo y luego dije :

AL cerrar el interruptor en la espira I se genera una ddp que provoca una corriente en sentido antihorario y dicha corriente genera un campo magnetico que segun la regla de la mano derecha sera saliente en la zona de la espira I.
hasta aca voy bien?

La duda que tengo aca es el campo magnetico sera concentrado en el centro de la espira? o sera sobre toda la mesa donde esta la espira?

Luego como continua el analisis? en la espira 1 lo que paso es que una ddp provoco una corriente y esta corriente un campo magnetico ahora con la espira 2 tengo que aparece un campo magnetico que es el que produjo la espira 1? creo que este campo decis que en la zona de la espira 2 sera entrante al papel no? porque es esto?

Gracias

[arivasm]

Re: 2 bobinas circulares

Entiendo que el tramo de espira que está al lado de la la letra I (de intensidad) no debería estar dibujado, para que la corriente circule sólo por el resto de la espira. De ser así, la corriente circulará en el sentido opuesto del que has dibujado (del polo + al polo - del generador).

Acerca del campo magnético ten en cuenta que en el interior de I tendrá un sentido opuesto del que tendrá en el exterior. Es decir, si por dentro de I el campo es saliente, en el resto de la mesa será entrante. Recuerda cómo son las líneas de campo de una espira (reciclo un dibujo de otro hilo):

Si te parece, antes de continuar arregla el tema del sentido de la corriente en la espira I (pues, como dije antes, tal como has puesto la fem tendrá sentido horario).

[LauraLopez]

Re: 2 bobinas circulares

Claro tenes razon, entoncs ahi arregle el dibujo y digo :

Al cerrar el interruptor en la espira I se genera una ddp que provoca una corriente en sentido horario y dicha corriente genera un campo magnetico que segun la regla de la mano derecha sera entrante en el interior de la espira I y saliente en la zona exterior coo ser dentro de la espira II

Hasta ahi va bien?

Luego tendria que decir que como consecuencia de esto en la bobina 2 aparecio un campo magnetico que antes no estaba entonces se produjo una variacion en el flujo que paso de 0 a un dado valor. La ley de faraday dice que menos la variacion del flujo con respecto al tiempo es igual a una fem inducida asi que aca entonces en la espira 2 aparecio una fem inducida? habla de fem no de corriente...y creo que vos me decias que aparece una corriente en vez de una fem....
Asi que creo que primero tengo que entender porque se generaria en esta segunda espira una corriente en lugar de una fem y luego tambien me confunde como saber el signo que tendra

[arivasm]

Re: 2 bobinas circulares

Lo que pones está bien. Sobre la fem y la corriente, son dos puntos de vista alternativos para el mismo fenómeno. Si quieres puedes pensar así: la variación del flujo magnético producirá una fem inducida, que causa una corriente.

Lo que te decía es que si conoces el sentido de la fem puedes saber el de la corriente (como hiciste con la espira I), pero también se cumple la viceversa: si conoces el sentido de la corriente inducida conoces cómo está orientada la fem inducida.

Desde esta perspectiva tienes dos enfoques posibles (y yo te recomendaría que ejercitases ambos):

• Usar la ley de Faraday. Es decir, fijarse en cómo es el flujo, $\dst \Phi = \int \vec B_I\cdot\dd\vec S_{II}$, en la espira II y razonar el signo de la fem inducida al aplicar $\dst\epsilon = -\frac{\dd\Phi}{\dd t}$. Al operar así hay que tener en cuenta que previamente hay que elegir un sentido de giro en la espira II, que determinará hacia dónde apuntan los vectores $\dd\vec S_{II}$ (y aquí entrará en juego una *nueva* regla de mano derecha)
• Usar la ley de Lenz: de los dos sentidos posibles para la corriente inducida en la espira II el bueno es que va en contra de la *variación* que se haya producido en el flujo inducido que atraviesa II.

El primer enfoque tiene de bueno que es cuantitativo. En otros problemas podremos calcular la fem inducida. El segundo tiene de bueno que es muuuy sencillo e inmediato.

Permíteme que no diga nada más concreto sobre cómo se aplica cada uno, a la espera de que seas tú quien lo haga. ¿Por cuál quieres empezar?

[LauraLopez]

Re: 2 bobinas circulares

que dificil ejercicio....me confundo un poco pero creo que la idea del ejercicio es explicar que sucede en la espira 2 al cerrar y abrir el interruptor no? hasta ahora lo que vengo diciendo es lo que sucede en la espira 1 asi que me falta explicar que sucede con la espira 2...todavia no entiendo bien porque es necesario saber cual sera el sentido de la fem o corriente pero bueno ya me dare cuenta....

Lo que yo tendria escrito hasta aca como respuesta al ejercicio seria :

"Al cerrar el interruptor en la espira I se genera una ddp que provoca una corriente en sentido horario y dicha corriente genera un campo magnetico que segun la regla de la mano derecha sera entrante en el interior de la espira I y saliente en la zona exterior como ser dentro de la espira II. Como consecuencia de esto el flujo magnetico a traves de la espira 2 paso de cero a un dado valor entonces por la ley de faraday puedo decir que si hay variacion del flujo con respecto al tiempo significa que hay una fem inducida por ende en la espira 2 se genera una fem inducida la cual ocasiona una corriente inducida"

Hasta ahi va bien? porque con esto no alcanza para resolver el ejercicio? o sea explicar lo que sucede al cerrar el interruptor( falta decir lo que sucede al abrirlo ,pero eso lo dejamos para despues)
Esto estaria incompleto porque no dije si la corriente inducida tiene sentido horario o antihorario?

En la espira 2 tenemos que el campo es saliente entonces para tener un campo saliente dentro de la espira seria que en la espira circula una corriente en sentido antihorario asi al aplicar la regla de la mano derecha suponiendo una corriente en sentido antihorario obtengo un campo saliente en dicha espira (espira 2).

Asi que a lo anterior que dije le agregaria que la corriente inducida al cerrar el interruptor es una corriente en sentido antihorario....esto esta bien? con esto estaria completa la respuesta para el caso que se cierra el interruptor?

Por otro lado de esta forma que intente resolverlo no me doy cuenta a cual de los 2 metodos que me propones se corresponde.

O sea de la manera que estoy razonando yo es si en la espira 2 aparecio un campo saliente es porque de alguna manera abra una corriente en la espira 2 que provoco ese campo, sin embargo en realidad este campo lo provoco una corriente en la espira 1 asi que no termino de comprender porque es que aparece una corriente en esta espira 2....de hecho aparece porque cambio el flujo pero entonces tengo por un lado la corriente de la espira 1 que provoco ese campo en la espira 2 y tambien provoco una corriente en la espira 2, entonces esta corriente en la espira 2 no tendria que provocar tambien un campo? y entonces el campo en la espira 2 seria el doble y que a su vez induciria una corriente en la espira 1?..... algo estoy haciendo mal