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práctica · soluciones
Inducción de Faraday: seis retos con soluciones 2027
Seis ejercicios de Física sobre inducción, giro, variación temporal del campo y energía, con soluciones razonadas y autocorrección.
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Antes de empezar
- Convención
- Fija una normal positiva; el sentido positivo de recorrido se obtiene con la mano derecha. Φ=BAcosθ por espira; εmedia=−NΔΦ/Δt; ε=−N dΦ/dt. 1 cm²= 10⁻⁴ m². Usa el área y ángulo de cada espira.
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Preguntas frecuentes
- ¿Puedo llevar este cuaderno al examen de la PAU?
- Depende de tu comunidad y de la materia: algunas facilitan un formulario con el propio examen y otras no permiten ninguno. Mira las instrucciones oficiales de tu convocatoria. La hoja está pensada para estudiar y repasar.
- ¿Qué bloques de Física incluye la hoja?
- 4 bloques: antes de empezar, seis retos originales, soluciones razonadas, autocorrección orientativa.
- ¿Cómo la recibo?
- Dejas tu email y te enviamos un enlace personal. Al abrirlo tienes la hoja completa, lista para imprimir en A4 o guardar como PDF. Es gratis.
Antes de empezar
- Convención
- Fija una normal positiva; el sentido positivo de recorrido se obtiene con la mano derecha. Φ=BAcosθ por espira; εmedia=−NΔΦ/Δt; ε=−N dΦ/dt. 1 cm²= 10⁻⁴ m². Usa el área y ángulo de cada espira.
Seis retos originales
- Ejercicio 1 · Flujo y ángulo
- Una espira de área 40 cm² está en un campo uniforme de 0,300 T. La normal positiva forma 60° con el campo. Calcula el flujo por espira.
- Ejercicio 2 · Rampa lineal
- Una bobina de 100 espiras y área por espira 0,00200 m² tiene la normal paralela al campo. B aumenta 0,200 T en 0,0500 s de forma lineal. Calcula el módulo de la fem inducida.
- Ejercicio 3 · Giro y fem media
- N= 10, A= 0,0100 m², B= 0,400 T constante. La normal pasa de 30° a 60° en 0,200 s. Calcula la fem media con esa normal como referencia. No se conoce la ley temporal del giro.
- Ejercicio 4 · Variación cuadrática
- N= 40, A= 0,00500 m² y normal hacia el observador. El campo también apunta hacia el observador y vale B(t)= 0,200+0,0500t², con B en teslas y t en segundos. Calcula ε en t= 2,00 s.
- Ejercicio 5 · Sentido de corriente
- Una espira cerrada se observa de frente. El campo externo apunta hacia quien observa y disminuye. Indica el campo inducido y el sentido de corriente; repite si ese campo aumenta.
- Ejercicio 6 · Corriente y energía
- N= 50, A= 0,00400 m², normal paralela a B. El campo aumenta de 0,100 a 0,400 T linealmente en 0,300 s. Rtotal= 4,00 Ω; desprecia autoinducción. Calcula fem, corriente y energía disipada durante la rampa.
Soluciones razonadas
- Solución 1
- A= 0,00400 m². Φ=BAcos 60°= 0,300·0,00400·0,5= 6,00·10⁻⁴ Wb. El ángulo corresponde a la normal, no al plano.
- Solución 2
- |ε|=NA|ΔB|/Δt= 100·0,00200·0,200/0,0500= 0,800 V. Como la variación es lineal y la orientación fija, coincide con la fem instantánea durante la rampa.
- Solución 3
- ΔΦ= 0,400·0,0100·(cos 60°−cos 30°)=−0,0014641 Wb por espira. εmedia=−10ΔΦ/0,200=+0,0732 V. Los extremos no determinan la fem instantánea.
- Solución 4
- dB/dt= 0,100t; en 2,00 s vale 0,200 T/s. ε=−NA dB/dt=−40·0,00500·0,200=−0,0400 V. El signo negativo se refiere a la orientación fijada.
- Solución 5
- Si disminuye, el campo inducido apunta hacia el observador para oponerse a la disminución: corriente antihoraria. Si aumenta, el inducido apunta en sentido contrario: corriente horaria. Lenz se opone al cambio del flujo.
- Solución 6
- |ε|= 50·0,00400·0,300/0,300= 0,200 V. I=ε/R= 0,0500 A. E=I²RΔt= 0,0500²·4,00·0,300= 0,00300 J. La energía procede del agente que modifica el campo, no aparece espontáneamente.
Autocorrección orientativa
- Comprueba
- ¿Pasé las áreas al SI? ¿Usé el ángulo con la normal? ¿Distinguí flujo por espira y flujo enlazado? ¿Separé media e instantánea? ¿Justifiqué el sentido de Lenz desde el punto de vista indicado?
- Repite
- Ejercicio que repetiré: ____. Conversión o signo que revisaré: ____. Mi explicación corregida: ____.