Simulador de inducción electromagnética
Ecuaciones de esta simulación
| ε | FEM inducida | la tensión que el flujo cambiante impulsa por la bobina; el signo menos es la ley de Lenz: la corriente se opone al cambio | |
|---|---|---|---|
| N | Espiras de la bobina N (o del primario) | cada espira aporta la misma FEM | |
| Φ | flujo magnético a través de una espira | en webers; la gráfica muestra cómo depende ε de dónde está el imán |
Con los valores actuales:
| m | Intensidad del imán m (A·m²) | el momento dipolar del imán; un imán de neodimio de 1 cm³ tiene alrededor de 1 A·m² | |
|---|---|---|---|
| a | radio de la bobina | 2 cm | |
| d | distancia del centro del imán a la espira | el imán se trata como un dipolo puntual, lo que es aproximado cuando está dentro de la bobina |
Con los valores actuales:
| R | Resistencia de carga R (ohmios) | el propio hilo de la bobina añade 0,02 Ω por espira |
|---|
Con los valores actuales:
| B | Campo B (teslas, generador) | uniforme entre los polos | |
|---|---|---|---|
| A | Área de la bobina A (cm², generador) | el flujo a través de la bobina es N B A cos ωt | |
| ω | velocidad angular, 2πf | de Frecuencia f (Hz, generador y transformador) |
Con los valores actuales:
| V_p, V_s | tensión del primario y del secundario | un transformador ideal: sin pérdidas, todo el flujo atraviesa las dos bobinas | |
|---|---|---|---|
| N_s | Espiras del secundario N_s (transformador) | más espiras que el primario elevan la tensión y bajan la corriente |
Con los valores actuales:
Cómo usar el simulador de inducción electromagnética
- Con Un imán y una bobina, el imán entra y sale de la bobina solo, la atraviesa de lado a lado o sigue el control de posición si eliges A mano. El galvanómetro se desvía hacia un lado cuando el imán entra y hacia el otro cuando sale, y se queda en cero mientras el imán está quieto: solo un flujo que cambia produce corriente. Las letras sobre la bobina muestran sus polos inducidos, que siempre se oponen al cambio (ley de Lenz).
- Cambia la velocidad, la intensidad del imán y el número de espiras, y mira cómo la FEM crece con cada uno, como dice la ley de Faraday. Da la vuelta al imán para invertir la corriente. La gráfica muestra la FEM que produce el imán en cada posición a la velocidad elegida: un pico al entrar, un pico opuesto al salir y cero en el centro.
- Cambia al generador para hacer girar una bobina en un campo uniforme y ver salir una onda senoidal, con sus valores máximo y eficaz, o al transformador para subir o bajar una tensión con la relación de espiras. Marca la corriente continua para ver que el transformador no da nada. La Calculadora de la ley de Ohm calcula la corriente en la carga.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la ley de inducción de Faraday?
Un flujo magnético que cambia a través de una bobina induce una FEM igual al número de espiras por la rapidez con que cambia el flujo: ε = −N dΦ ÷ dt. Mover el imán más rápido, usar un imán más fuerte o añadir espiras aumenta la tensión. Un imán quieto dentro de la bobina no induce nada.
¿Qué significa la ley de Lenz?
La corriente inducida circula en el sentido que se opone al cambio que la causó; es el signo menos de la ley de Faraday. Un imán que entra encuentra una bobina cuyo extremo cercano se convierte en el mismo polo y lo repele; uno que sale es atraído de vuelta. Hay que hacer trabajo contra esa fuerza, y de ahí sale la energía eléctrica.
¿Cómo produce corriente alterna un generador?
Una bobina que gira en un campo magnético tiene un flujo N B A cos ωt que cambia todo el tiempo, así que produce una FEM N B A ω sin ωt. La tensión se invierte dos veces por vuelta. Las centrales hacen girar sus generadores 50 o 60 veces por segundo, lo que fija la frecuencia de la red.
¿Por qué un transformador no funciona con corriente continua?
Un transformador funciona porque la corriente alterna del primario crea un flujo variable en el núcleo, que induce una tensión en el secundario. Una corriente continua constante crea un flujo constante, así que después del instante de conectarla no hay cambio ni salida. Peor aún, el primario queda limitado solo por la resistencia de su hilo y puede sobrecalentarse.
Dice que WebGL está desactivado.
La vista 3D necesita WebGL, que tienen todos los navegadores actuales. Puede estar desactivado si la aceleración por hardware está apagada en los ajustes del navegador, o por un controlador gráfico muy antiguo. Activa la aceleración por hardware o prueba otro navegador.
¿Se sube algo?
No. La simulación la dibuja tu propio navegador con WebGL; no se envía nada a ningún sitio y sigue funcionando sin conexión una vez cargada la página.