3. Una espira rectangular es colocada en un campo magnético uniforme con el plano (XZ) de la espira perpendicular a la dirección del campo magnético (dirección y). Si una corriente fluye a través de la espira en sentido anti horario con respecto al plano de la espira, el campo externo ejerce sobre la espira:
A. Una fuerza neta
B. Un torque neto
C. Una fuera neta y un torque neto diferentes de cero
D. Ni fuerza neta, ni torque neto
Respuestas
Respuesta:
C. Una fuera neta y un torque neto diferentes de cero
Explicación:
Respuesta:
Fuerza sobre la espira
Como en el caso de una varilla que se mueve en un campo magnético uniforme. Es necesario ejercer una fuerza Fa sobre la varilla para que se mueva con velocidad constante. Esta fuerza es igual y de sentido contrario a la fuerza que ejerce el campo magnético sobre la porción de corriente rectilínea de longitud L por la que circula una corriente i.
−→
F
m
=
i
(
ˆ
u
t
×
→
B
)
L
El vector unitario
ˆ
u
t
que señala el sentido de la corriente y el campo
→
B
son mutuamente perpendiculares, la longitud del conductor es a, por lo que el módulo de la fuerza magnética es Fm=iBa
Primera etapa
Cuando la espira penetra en el campo magnético, sobre el lado AB el campo magnético ejerce una fuerza Fm=iBa, dirigida hacia la izquierda (de sentido contrario al movimiento).
Para mantener la velocidad constante tendremos que aplicar una fuerza igual y de sentido contrario Fa dirigida hacia la derecha.
Segunda etapa
Como no hay corriente inducida, la fuerza magnética sobre la espira es cero y en ausencia de rozamiento, no es necesario aplicar ninguna fuerza.
Tercera etapa
El lado CD está en el interior del campo magnético uniforme. La fuerza que ejerce el campo magnético sobre esta porción de conductor es Fm=iBa y está dirigida hacia la izquierda (en sentido contrario al del movimiento).
Para mantener la velocidad constante tendremos que aplicar una fuerza igual y de sentido contrario Fa dirigida hacia la derecha.
Como en el caso de la varilla que se desplaza en un campo magnético uniforme, se puede demostrar de forma análoga, que la energía por unidad de tiempo suministrada por la fuerza mecánica Fa, se disipa en la resistencia de la espira por efecto Joule.