Barra que se mueve en un campo uniforme

De Laplace

Contenido 1 Enunciado 2 Fuerza sobre una carga 3 Campo eléctrico 4 Voltaje 5 Fuerza electromotriz

1 Enunciado

Una barra metálica de longitud se mueve en el interior de un campo magnético uniforme () con velocidad constante , siendo perpendicular tanto al eje de la varilla como al campo magnético y de módulo .

1. Calcule la fuerza magnética sobre una carga de la varilla. ¿Hacia donde se mueven las cargas positivas y negativas de la varilla?
2. La separación de carga alcanza el equilibrio cuando la fuerza eléctrica debido a dicha separación compensa exactamente la fuerza magnética. Usando esto, halle el campo eléctrico en el interior de la varilla.
3. Calcule el voltaje entre los extremos de la varilla.
4. Calcule la f.e.m. inducida, de acuerdo con la ley de Faraday, a lo largo de una curva formada por la varilla y un cierre por el exterior del campo magnético. Compruebe que coincide con el voltaje calculado en el apartado anterior.

2 Fuerza sobre una carga

Cada una de las cargas de la barra se mueve solidariamente con ésta, por lo que cada carga experimentará una fuerza magnética

Si consideramos como eje X el definido por la velocidad y Z el definido por el campo, el eje Y será en la dirección de la varilla, con el signo positivo en la parte superior de la figura. La fuerza apunta en esta misma dirección

Las cargas positivas experimentan una fuerza hacia abajo mientras que las cargas negativas la sufrirán hacia arriba. El campo magnético, por tanto, separa las cargas de la barra. La fuerza magnética por unidad de carga actúa como un campo efectivo , de los presentes en los generadores.

3 Campo eléctrico

4 Voltaje

5 Fuerza electromotriz