2o ciclo Campo electrico inducido por un campo magnético variable

[nadapez]

Un campo magnetico variable induce un campo eléctrico perpendicular al campo magnético. Mi pregunta es: en que dirección del plano perpendicular al campo magnetico apunta el vector de ese campo? En los libros siempre se los dibuja en circulos concéntricos. Pero cual es el centro? Si coloco una espira en un campo magnetico variable se induce una fem, pero si la saco la fem inducida igual está. Pero como sabe que se tiene que centrar justo en donde estaba la espira? Que pasa si corro la espira para un costado ?

[Julián]

Re: Campo electrico inducido por un campo magnético variable

Un campo magnetico variable induce un campo eléctrico perpendicular al campo magnético. Mi pregunta es: en que dirección del plano perpendicular al campo magnetico apunta el vector de ese campo?

No es muy lógica tu pregunta. Si dice que el campo eléctrico inducido es perpendicular al campo magnético, quiere decir que el angulo entre estos (vectores) es de 90º.
Por ejemplo si la dirección del vector magnético es $\hat{\jmath}$, entonces en el plano la dirección del campo eléctrico será $\hat{\imath}$.

En los libros siempre se los dibuja en circulos concéntricos. Pero cual es el centro?

A las lineas del campo magnético se las dibuja en circulos concéntricos. Pero esa es una forma de representar al campo en el espacio y fue así como las imaginó Faraday. En realidad esas lineas es una representación en donde la dirección de la fuerza que experimentan las cargas en movimiento en esos puntos es perpendicular a la dirección del campo.
Las líneas del campo magnético son cerradas, salen de un polo y entran en el otro. Asi que por lo que tu dicen centro, ahí estaría la fuente del campo magnético.
Un campo magnético tiene dos fuentes que lo originan. Una de ellas es una corriente eléctrica de conducción, que da lugar a un campo magnético estático. Por otro lado una corriente de desplazamiento origina un campo magnético variante en el tiempo, incluso aunque aquella sea estacionaria.

Si coloco una espira en un campo magnetico variable se induce una fem, pero si la saco la fem inducida igual está. Pero como sabe que se tiene que centrar justo en donde estaba la espira? Que pasa si corro la espira para un costado ?

El campo magnético es una región del espació que es producida por una fuente magnética, diciendolo de una manera para que lo entiendas. Si tenemos una fuente magnética siempre existirá el campo magnético y si tenemos un campo magnético hay una fuente magnética.
El campo magnético no se centra según la posición de la espira, no le importa tres huevos la espira, si esta se cruza en su camino bueno problema de la espira, se tendrá que aguanta la fem inducida por meterse en su camino cuando este esta variando y mientras más cerca de la fuente magnética esté mayor será el campo y mayor inducción. Así que si se corre para un costado la espira menor será el campo magnético. Porque este disminuye con el cuadrado de la distancia de la fuente magnética

Pero acá estamos hablando del campo magnético cuya fuente es externa a la espira.
Otra cosa es el campo magnético que se genera en un conductor cuando en este existe una corriente. Y esto es debido a que la corriente es fuente de campo magnético. Así como un campo magnético variable produce una corriente.

Parece confuso pero en verdad no lo es y esto es debido a que la fuerza eléctrica y la fuerza magnética no son tan diferentes, en realidad son dos aspecto de una misma naturaleza, de una misma fuerza. Por eso cuando hablamos de fuerzas fundamentales decimos fuerza electromagnética. Y depende de como lo veamos vamos a sentir la parte eléctrica o la magnética. Si nosotros somos cargas quietas y hay otra carga quieta cerca vamos a sentir una fuerza eléctrica. Pero si somos cargas que nos estamos moviendo a una velocidad constante con respecto a una carga y pasamos cerca vamos a sentir una fuerza magnética.

[nadapez]

Re: Campo electrico inducido por un campo magnético variable

No es muy lógica tu pregunta. Si dice que el campo eléctrico inducido es perpendicular al campo magnético, quiere decir que el angulo entre estos (vectores) es de 90º.
Por ejemplo si la dirección del vector magnético es , entonces en el plano la dirección del campo eléctrico será i

y porque no k ?

A las lineas del campo magnético se las dibuja en circulos concéntricos

yo me refería a las lineas del campo electrico que se generan cuando el campo magnetico varía. Si por ejemplo el campo magnetico tiene dirección i y está variando, entonces las lineas del campo son circulos alrededor de i en el plano j k. Creo que es así, pero lo que no entiendo es donde estan centradas.

Un ejemplo que tal vez esclarzca cual es mi duda. Supongamos que hay un carga puntual (un electron) en un campo magnetico uniforme apuntando hacia arriba. Ahora el campo magnetico empieza a aumentar o decrecer. El electrón se queda quieto o se mueve?? Y si se mueve para donde se mueve ? Ya se que es en el plano perpendicular al campo magnetico, pero en el plano hay infinitas direcciones posibles. Cual elegira ??

[Julián]

Re: Campo electrico inducido por un campo magnético variable

y porque no k ?

No tiene lógica tu pregunta, porque estás preguntando que dirección tiene el campo eléctrico con respecto al campo magnético que lo induce y vos mismo estás diciendo que son perpendiculares. Entonces la dirección del campo eléctrico tiene un ángulo de 90º con respecto al campo magnético. Otra cosa y seguro te referís a eso, es el sentido que no es lo mismo que la dirección. Ya te respondo eso pero primero dejame aclararte:

Las fuentes del campo magnético son dipolos, es decir, tienen un polo norte y un polo sur. No se ha encontrado hasta ahora en la naturaleza un monopolo magnético.
Las lineas del campo magnético salen del polo norte y entran en el polo sur, regresando al polo norte por el interior del imán. Como podes ver son cerradas en la fuente.



En cambio las lineas del campo eléctrico no son cerradas y esto se debe a que existen cargas positivas y cargas negativas. Por convencion las lineas de fue\times rza eléctrica salen de las cargas positivas y entran en las cargas negativas o dicho de una manera más elegante, las cargas positivas son fuente y las cargas negativas son sumideros.

Un ejemplo que tal vez esclarzca cual es mi duda. Supongamos que hay un carga puntual (un electron) en un campo magnetico uniforme apuntando hacia arriba. Ahora el campo magnetico empieza a aumentar o decrecer. El electrón se queda quieto o se mueve?? Y si se mueve para donde se mueve ? Ya se que es en el plano perpendicular al campo magnetico, pero en el plano hay infinitas direcciones posibles. Cual elegira ??

Para que una carga sienta la fuerza magnética esta carga tiene que estar desplazandose. Supongamos entonces que la carga se desplaza a una velocidad $\vec {v} = v \hat{\imath}$ y el campo magnético $\vec {B}$ apunta hacia arriba, o sea $\hat{k}$. Entonces la carga experimenta una fuerza igual a $\vec {F} = q \vec{v} \hat{\imath} \times \vec{B} \hat{k}$.
Asi que la dirección de la fuerza sera $\hat{\jmath}$. Por la propiedad del producto vectorial

[Julián]

Re: Campo electrico inducido por un campo magnético variable

Respondiendo al hilo de nadapez me ha surgido una duda que quizás alguien del foro me pueda aclarar.

Alrededor de un imán tenemos un bobinado de un material conductor. Cuando el imán comienza a rotar sobre la bobina se induce una fem que es proporcional a:

$V = \int \vec {E} d \vec{l} = \frac{- d {\Phi}_{B} }{dt }$

Y para el caso de que el campo eléctrico fuera constante

$E \int l = E L = \frac{- d {\Phi}_{B} }{dt }$

Por lo que el campo eléctrico producido por el flujo del campo magnético variable es:

$E = \frac{- d {\Phi}_{B} }{dt } \frac{1}{L }$

Pero mi conclusión es que se induce una corriente en el conductor ya que este tiene electrones de conducción que se mueven en forma aleatoria en este, cuya densidad de corriente es cero pero todos tienen una velocidad, así que al estar sometidos a un campo magnético experimentan una fuerza proporcional a:

$\vec {F} = q \vec {v} x \vec {B}$

Entonces: ¿La corriente se induce por acción del campo magnético? Ya que deduzco que las cargas cambiaron de cantidad de movimiento por la fuerza magnética y estas les trasmiten a las demás mediante fuerzas eléctricas transfiriendoles a las demás cantidad de movimiento y de esta manera se establece el campo eléctrico.
Dicho de otra manera, el campo eléctrico generado en el conductor por la variación del flujo del campo magnético $E= \frac{- d {\Phi}_{B} }{dt } \frac{1}{L }$ es producido por las cargas que se han puesto en movimiento por acción del campo magnético.

ó

¿La corriente se induce por acción de un campo eléctrico que tiene su origen en la variación del flujo magnético. Es decir, por ejemplo en un punto del espacio donde hay una variación del flujo magnético es ahí donde se genera el vector campo eléctrico perpendicular al vector campo magnético.
Que a diferencia de la versión anterior en ese punto tangente al vector campo magnético y tangente perpendicularmente al vector campo eléctrico inducido no hay nada más que espacio. Y la otra versión sería que en ese punto donde tienen su origen esos vectores de los campos hay una carga.

[natanael]

Re: Campo electrico inducido por un campo magnético variable

Me uno a tu duda.

Presiento que con la aclaración de esta super duda voy a entender muchas cosas sobre los campos dentro de los conductores.

Gracias por hacer la pregunta y no habertela guardado.

[Julián]

Re: Campo electrico inducido por un campo magnético variable

Quizas lo que estás buscando está en este hilo http://forum.lawebdefisica.com/threa...rico+conductor

Por lo que me he dado cuenta que mucha gente no tiene conocimiento de que existe un campo eléctrico en el interior de un conductor cuando existe una corriente en este. Simplemente utilizan el concepto de tensión corriente y resistencia. Obiamente para la práctica no es nada practico pensar o analizar el campo eléctrico y la densidad de corriente pero no por eso se tiene que obiar en los libros.

Ya sé que en el conductor existe un campo eléctrico y que este tiene su origen en la fuente de tensión pero el campo eléctrico que se estable a lo largo del conductor es producido por las mismas cargas del conductor, cargas superficiales.
Mi duda viene por otro lado, y es como el flujo del campo magnético variable genera un campo eléctrico. Porque ya todos sabemos que un campo magnético variable que cuyas lineas de fuerza cortan un conductor, en este se produce una diferencia de potencial. Pero quiero saber como.

A mi me parece que esta relación del campo magnético y el eléctrico no es tan "magica" como pensabamos, ya que tenía la certeza que se generaba en una superficie el vector campo eléctrico cuando en esta superficie había variación del flujo magnético. Pero a mi parecer en el conductor se establece un campo eléctrico por las cargas. Ya que se establece una densidad de carga superficial no nula porque las cargas han sentido la fuerza magnética y han cambiado su velocidad y la dirección de esta según la dirección del campo magnético y la dirección de la velocidad que tenía. Porque los eléctrones de conducción se desplazan en dirección aleatoria.