BI_BOEM_U1_A2_MACJ - Martin Contreras

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Universidad Abierta y a Distancia de México 
 
Ingeniería en Biotecnología 
 
Óptica, electricidad y magnetismo 
 
Grupo: BI-BOEM-2101-B2-002 
 
Unidad 1: Electromagnetismo 
 
 Actividad 2-Entregable de electromagnetismo 
 
Martin Contreras Jiménez 
ES202117326 
 
Fecha de entrega 
20/04/2021 
 
 
 
 
“Ley de Ampere” 
A) Un alambre de 0.35 m de longitud se coloca perpendicularmente a las líneas de un 
campo magnético de 3 T, si la intensidad de corriente es de 60 A, determina la magnitud de 
fuerza lateral del alambre y la dirección a la que apunta el campo magnético, utilice la 
siguiente liga para ello https://www.cienytec.com/edu2-software-edumedia-portal-fisica.htm 
Datos 
𝐿 = 0.35𝑚 
𝛽 = 3𝑇 
𝐼 = 60𝐴 
𝐹 =? 
 
Formula 
F⃗ = 𝐼 ∙ 𝐿 ∙ 𝛽 
 
Sustitución 
F⃗ = 𝐼 ∙ 𝐿 ∙ 𝛽 = (60𝐴)(0.35𝑚)(3𝑇) = 𝟔𝟑𝑵 
Dirección: Aplicando la regla de la mano derecha tenemos que la dirección del campo es 
sentido antihorario alrededor del alambre. 
 
“Cargas en movimiento” 
B) Un protón entra a un capo magnético de B=5 T, con una velocidad de 4.7 x104 m/s. 
Determina la magnitud de la fuerza lateral que actúa sobre él. 
Datos 
𝛽 = 5𝑇 
𝑉 = 4.7𝑥104 𝑚 𝑠⁄ 
𝐹 =? 
𝑄 = 1.602x10-19𝐶 
 
Formula 
|F⃗ | = 𝑄 ∙ |V⃗⃗ | ∙ |𝛽 | ∙ 𝑠𝑒𝑛 90° 
 
Sustitución 
|F⃗ | = 𝑄 ∙ |V⃗⃗ | ∙ |𝛽 | ∙ 𝑠𝑒𝑛90° = (1.602x10-19𝐶)(4.7𝑥104 𝑚 𝑠⁄ )(5𝑇)(1) = 3.7647x10
-14𝑁 
 
 
“Inducción electromagnética” 
C) Una bobina de alambre de 10 mm de diámetro está colocada de modo que su plano 
hace un ángulo de 45° con un campo magnético de 3.5 T de densidad. Determine cuál es 
el flujo magnético a través de la bobina. ¿Cómo se puede incrementar el flujo magnético en 
cuatro veces su valor? 
Datos 
𝑑 = 10𝑚𝑚 = 0.01𝑚 
𝛽 = 3.5𝑇 
𝛼 = 45° 
𝑆 = 𝜋𝑟2 = 𝜋(5𝑥10−3𝑚)2 = 7.84𝑥10−5𝑚2 
𝜙 =? 
 
Formula 
𝜙 = 𝛽 ∙ 𝑆 = (𝑁)𝛽 ∙ 𝑆 ∙ 𝐶𝑜𝑠 𝛼 
 
Sustitución 
𝜙 = 𝛽 ∙ 𝑆 = (𝑁)𝛽 ∙ 𝑆 ∙ 𝐶𝑜𝑠𝛼 = (1)(3.5𝑇)(7.84𝑥10−5𝑚2)(𝐶𝑜𝑠45°) = 1.94𝑥10−4𝑊𝑏 
Para aumentar el flujo magnético hay que aumentar el numero de espiras de la bobina, por 
ejemplo, para aumentar el valor del flujo magnético en 4 veces su valor la bobina tiene que 
tener 4 espiras (vueltas de alambre) 
 
 
“Ley de Faraday” 
D) Revise con cuidado la página de la Demostración de la Ley de Faraday y suponga que 
la bobina tiene a=2.5 cm de radio y la velocidad del imán es de v=80 cm/s. Considere que 
• El momento dipolar magnético se ha fijado en μ=2.35 Am2. 
• El número de espiras de la bobina se ha fijado en N=400 
 
Calcule analíticamente (fórmulas) el valor máximo de la fem y el valor del campo 
magnético y verifíquelo con el simulador. 
Datos 
𝑎 = 2.5𝑐𝑚 = 0.025𝑚 
𝑉 = 80 𝑐𝑚 𝑠 = 0.8𝑚 𝑠⁄⁄ 
𝜇 = 2.35𝐴m2 
𝑁 = 400 
𝜇0 = 4𝜋𝑥10
−7 𝐻 𝑚⁄ 
 
Formula 
(Valor máximo de la fem) 
Vm =
24 ∙ 𝜇0 ∙ 𝜇 ∙ N ∙ V
(√5)
5
∙ a2
 
(Campo magnético) 
𝛽 =
𝜇0 ∙ 𝜇
2𝜋 ∙ 𝑧3
 
Sustitución 
Vm =
24 ∙ 𝜇0 ∙ 𝜇 ∙ N ∙ V
(√5)
5
∙ a2
=
(24)(4𝜋𝑥10−7 𝐻 𝑚⁄ )(2.35𝐴m2)(400)(0.8𝑚 𝑠⁄ )
(√5)
5
(0.025𝑚)2
= 0.6491V 
𝛽 =
𝜇0 ∙ 𝜇
2𝜋 ∙ 𝑧3
=
(4𝜋𝑥10−7 𝐻 𝑚⁄ )(2.35𝐴m2)
2𝜋(0.025)3
= 0.030𝑇 
 
E) Suponga que la bobina tiene a=4.8 cm de radio y la velocidad del imán es de v=90 cm/s. 
Considere que 
• El momento dipolar magnético se ha fijado en μ=2.35 Am2. 
• El número de espiras de la bobina se ha fijado en N=400 
 
Calcule analíticamente (fórmulas) el valor máximo de la fem y el valor del campo 
magnético y verifíquelo con el simulador. 
Datos 
𝑎 = 2.5𝑐𝑚 = 0.048 
𝑉 = 90 𝑐𝑚 𝑠 = 0.9𝑚 𝑠⁄⁄ 
𝜇 = 2.35𝐴m2 
𝑁 = 400 
𝜇0 = 4𝜋𝑥10
−7 𝐻 𝑚⁄ 
 
Formula 
(Valor máximo de la fem) 
Vm =
24 ∙ 𝜇0 ∙ 𝜇 ∙ N ∙ V
(√5)
5
∙ a2
 
(Campo magnético) 
𝛽 =
𝜇0 ∙ 𝜇
2𝜋 ∙ 𝑧3
 
 
Sustitución 
Vm =
24 ∙ 𝜇0 ∙ 𝜇 ∙ N ∙ V
(√5)
5
∙ a2
=
(24)(4𝜋𝑥10−7 𝐻 𝑚⁄ )(2.35𝐴m2)(400)(0.9𝑚 𝑠⁄ )
(√5)
5
(0.048𝑚)2
= 0.1980V 
𝛽 =
𝜇0 ∙ 𝜇
2𝜋 ∙ 𝑧3
=
(4𝜋𝑥10−7 𝐻 𝑚⁄ )(2.35𝐴m2)
2𝜋(0.048)3
= 0.0024𝑇 
 
 
F) Ahora explique la Ley de Faraday. Coloque las capturas de pantalla de lo que el 
simulador de la página le arrojo y explique las gráficas contrastando los resultados del inciso 
D y E. 
Ley de Faraday: El voltaje inducido a través de un conductor que se desplaza 
transversal a un campo magnético es proporcional a la velocidad del conductor, esto 
quiere decir que entre más rápido introduzcamos el imane dentro de bobina mayor 
será la fem producida. 
 
Inciso D-El valor de la fem depende del radio de la bobina, entre más reducido sea el 
radio mayor será la fem y para encontrar el valor máximo de la fem tenemos que el 
valor del radio lo dividimos entre 2, este será el punto donde tendremos un valor 
máximo de la fem, cuando teníamos un radio de 2.5 cm el valor máximo de la fem se 
localiza a los 1.25cm, esto aplica para el inciso E) pero en este caso el valor máximo 
de la fem será menor debido a que la bobina tiene una radio de mayor tamaño pero 
si aumentamos la velocidad se produce una fem de mayor magnitud. 
 
Inciso D) 
 
Inciso E) 
 
 
G) Conclusiones. 
Con estos ejercicios aprendí algunos principios de las leyes de electromagnetismo aunque 
no logre comprender todos si los mas importantes, logre relacionar la ley de Faraday con el 
funcionamiento de un motor que a decir verdad es el principio básico de su funcionamiento. 
El electromagnetismo forma parte de nuestra vida diaria ya que se aplica a gran parte de 
los avances tecnológicos que hoy existen. 
Para resolver estos ejercicios siento que son demasiadas literales las cuales se tienen que 
tomar en cuenta y algunas veces se confunden, de la misma manera sucede con las 
formulas las cuales algunas solo se aplican cuando hay ciertas condiciones en el ejercicio. 
Referencias 
Demostración de la ley de Faraday. (s. f.). sc.ehu. Recuperado 20 de abril de 2021, de 
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/fem/faraday/faraday.html 
Ley de Faraday | Construpedia, enciclopedia construcción. (s. f.). construmatica.com. 
Recuperado 20 de abril de 2021, de 
https://www.construmatica.com/construpedia/Ley_de_Faraday