Física CONCEPTUAL
pequeña con un diseño aerodinámico, pero no hay
forma de eliminarla, a m e n o s q u e los v e h í c u l o s se
envíen por t ú n e l e s al vacío. La fricción c o n el aire
a u m e n t a r á p i d a m e n t e al a u m e n t a r la rapidez del
móvil.
Capítulo 2 5 Inducción electromagnética
Respuestas
a los
ejercicios
1. No h a b r á i n d u c c i ó n m a g n é t i c a e n el nylon, porq u e n o tiene d o m i n i o s m a g n é t i c o s . Por eso se u s a n
c u e r d a s d e a c e r o e n las guitarras eléctricas.
3. El c a m p o m a g n é t i c o del n ú c l e o de hierro a u m e n ta el c a m p o m a g n é t i c o de la b o b i n a , c o m o se dijo
e n la r e s p u e s t a al ejercicio anterior. Mayor c a m p o
m a g n é t i c o equivale a m a y o r m o m e n t o de torsión
(torca) s o b r e la a r m a d u r a .
5. Un ciclista llegará m á s lejos si d e s c o n e c t a el faro de
su generador. La e n e r g í a q u e se e m p l e a e n e n c e n d e r
el faro se t o m a de la energía cinética de la bicicleta,
por lo q u e ésta desacelera. El trabajo a h o r r a d o al n o
e n c e n d e r el faro s e r á la "fuerza x distancia" adicional q u e p e r m i t e llegar m á s lejos.
7. C o m o e n la r e s p u e s t a anterior, las c o r r i e n t e s parásitas i n d u c i d a s e n el material c a m b i a n el c a m p o m a g nético, q u e a su vez c a m b i a la c o r r i e n t e a l t e r n a e n
las b o b i n a s y se p o n e a funcionar u n a a l a r m a .
9. En t i e m p o s de Henry, los a l a m b r e s de c o b r e n o se
aislaban. U n a b o b i n a d e a l a m b r e n o aislado, c u y a s
espiras se t o q u e n e n t r e sí, formaría u n cortocircuito.
Se usó s e d a p a r a aislar a los a l a m b r e s , p a r a q u e la
c o r r i e n t e p a s a r a p o r ellos e n la b o b i n a , y evitar q u e
las espiras se t o c a r a n e n t r e sí.
11. No hay u n a diferencia básica e n t r e u n m o t o r eléctrico y u n g e n e r a d o r eléctrico. C u a n d o se i n t r o d u c e
energía m e c á n i c a al dispositivo y se p r o d u c e electricidad, se le llama generador. C u a n d o se le c o n e c t a
energía eléctrica y gira, e f e c t u a n d o trabajo m e c á n i co, se le llama motor. Si bien s u e l e n h a b e r a l g u n a s
diferencias prácticas e n su d i s e ñ o , en a l g u n o s c a s o s
se d i s e ñ a n p a r a funcionar c o m o m o t o r e s y g e n e r a dores, sólo d e p e n d i e n d o de si la e n t r a d a es m e c á n i ca o eléctrica.
13. De a c u e r d o c o n la ley de Faraday de la i n d u c c i ó n ,
m i e n t r a s m a y o r sea la razón de c a m b i o e n el tiemp o del c a m p o m a g n é t i c o e n u n a b o b i n a o u n a arm a d u r a , el voltaje i n d u c i d o será mayor. Entonces, el
voltaje de salida a u m e n t a c u a n d o el g e n e r a d o r gira
c o n m á s rapidez.
15. De a c u e r d o c o n la i n d u c c i ó n e l e c t r o m a g n é t i c a , si el
c a m p o m a g n é t i c o e n t r a y sale e n el agujero del anillo, se inducirá u n voltaje en él. C o m o el anillo es de
metal, su resistencia es r e l a t i v a m e n t e baja, y causará u n a c o r r i e n t e a l t e r n a alta. Esta c o r r i e n t e se h a c e
notar p o r el c a l e n t a m i e n t o del anillo.
17. Si el foco se c o n e c t a c o n u n a espira de a l a m b r e q u e
c r u c e líneas de c a m p o m a g n é t i c o variables, p r o d u cidas p o r u n e l e c t r o i m á n , se i n d u c i r á voltaje, q u e
p u e d e e n c e n d e r el foco. El c a m b i o es la clave, por lo
q u e el e l e c t r o i m á n d e b e estar activado p o r u n a ca.
19. Sólo h a y i n d u c c i ó n c u a n d o cambia el c a m p o m a g nético i n t e r c e p t a d o . El g a l v a n ó m e t r o indicará u n
i m p u l s o al cerrar el i n t e r r u p t o r en el p r i m e r circuito
y a u m e n t e la c o r r i e n t e e n la b o b i n a , a partir de cero. C u a n d o la c o r r i e n t e esté estable e n la p r i m e r a
b o b i n a n o se i n d u c e c o r r i e n t e e n el s e c u n d a r i o , y el
g a l v a n ó m e t r o indica cero. La aguja del g a l v a n ó m e tro oscilará e n dirección c o n t r a r i a c u a n d o se a b r a
el i n t e r r u p t o r y la c o r r i e n t e baje a cero.
2 1 . Un t r a n s f o r m a d o r r e q u i e r e voltaje a l t e r n o , p o r q u e
el c a m p o m a g n é t i c o e n el d e v a n a d o p r i m a r i o d e b e
c a m b i a r p a r a q u e p u e d a inducir voltaje e n el s e c u n dario. Si n o h a y c a m b i o , n o hay i n d u c c i ó n .
2 3 . Un t r a n s f o r m a d o r - s e p a r e c e a u n a p a l a n c a m e c á n i ca, p o r q u e se transfiere trabajo de u n a p a r t e a otra.
Lo q u e se multiplica e n u n a p a l a n c a m e c á n i c a es la
fuerza, y e n u n a p a l a n c a eléctrica es el voltaje. En
a m b o s c a s o s se c o n s e r v a la energía y la p o t e n c i a ,
así q u e lo q u e n o se multiplica es la energía. ¡Sería
e n c o n t r a de la c o n s e r v a c i ó n de la energía!
2 5 . Para q u e la eficiencia s e a alta se r e q u i e r e q u e u n a
c a n t i d a d m á x i m a d e líneas d e c a m p o m a g n é t i c o
p r o d u c i d a s en el p r i m a r i o c r u c e n al s e c u n d a r i o . El
n ú c l e o guía a las líneas del p r i m a r i o al s e c u n d a r i o .
En c a s o c o n t r a r i o , algo del c a m p o m a g n é t i c o g e n e rado p o r el p r i m a r i o se e m p l e a r í a e n calentar las
p a r t e s m e t á l i c a s del transformador, e n lugar d e dar
p o t e n c i a al circuito s e c u n d a r i o .
27. ¡Ay! Es u n circuito de cd. A m e n o s q u e h a y a u n a cor r i e n t e c a m b i a n t e , n o h a y i n d u c c i ó n . En el m e d i d o r
n o se i n d u c e n voltaje ni corriente.
29. No, n o , n o ; ¡mil v e c e s n o ! Ningún a p a r a t o p u e d e aum e n t a r la energía. Este principio está e n la b a s e de
la física. La e n e r g í a n o se p u e d e crear ni destruir.
3 1 . El i m á n móvil i n d u c i r á u n a c o r r i e n t e en la b o b i n a .
Esta c o r r i e n t e p r o d u c e u n c a m p o q u e t i e n d e a repeler al i m á n al acercarse, y atraerlo al alejarse, desac e l e r á n d o l o e n su v u e l o . Desde el p u n t o de vista de
la energía, la e n e r g í a q u e la b o b i n a transfiere al resistor es igual a la d i s m i n u c i ó n de energía cinética
del i m á n .
3 3 . Se i n d u c e u n a diferencia de voltaje a través de las
alas de u n avión e n m o v i m i e n t o . Esa diferencia prod u c e u n a c o r r i e n t e m o m e n t á n e a y se a c u m u l a la
carga e n las p u n t a s de las alas, p r o d u c i e n d o u n a diferencia de voltaje q u e c o n t r a r r e s t a a la diferencia
d e voltaje inducida. Entonces, la carga es j a l a d a
i g u a l m e n t e e n a m b a s direcciones, y n o se mueve.
3 5 . Al agitarla c a m b i a el "flujo" del c a m p o g e o m a g n é t i co e n la espira, lo cual i n d u c e voltaje y corriente,
e n c o n s e c u e n c i a . P u e d e s i m a g i n a r q u e el flujo es la
c a n t i d a d de líneas d e c a m p o q u e p a s a n p o r la espira. Esa c a n t i d a d d e p e n d e de la o r i e n t a c i ó n de la espira, a u n q u e el c a m p o sea c o n s t a n t e .
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