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Circuito con cortocircuito móvil

De Laplace

Contenido

1 Enunciado

Una espira plana rectangular de autoinducción despreciable está formada por dos raíles perfectamente conductores de longitud b, separados una distancia a. Los raíles están conectados por uno de sus extremos a una resistencia eléctrica de valor R (resistencia de carga) y por el otro a un generador real de fuerza electromotriz constante \mathcal{E}_0 y resistencia interna Rg, según se muestra en la figura. Además, una barra perfectamente conductora se mueve con velocidad constante \mathbf{v}, manteniéndose siempre en contacto con los raíles y perpendicular a ellos. La espira se encuentra sometida a un campo magnético constante y uniforme \mathbf{B}_0, perpendicular al plano que contiene a la espira.

  1. Obtenga las fuerzas electromotrices totales en cada malla del circuito y las intensidades de corriente eléctrica que recorren las diferentes ramas.
  2. Calcule la fuerza magnética ejercida sobre la barra móvil, así como la fuerza exterior que se le ha de aplicar para que se mueva según las condiciones del enunciado. Describa la dependencia del sentido de esta fuerza con la velocidad y el sentido de movimiento de la barra.
  3. Realice un balance energético en el sistema: calcule la potencia disipada por efecto Joule en la resistencia de carga, la potencia suministrada por el generador real al resto del sistema y el trabajo que por unidad de tiempo realiza la fuerza externa (potencia mecánica).
  4. La potencia eléctrica suministrada por el generador real y la potencia mecánica realizada por la fuerza exterior, ¿son siempre positivas? Analice cómo depende el signo de estas de la rapidez y sentido de movimiento de la barra y explique en cada caso donde se produce y donde se absorbe la energía en el sistema.

2 Fuerza electromotriz y corriente

3 Fuerzas

4 Balance energético

5 Análisis de la potencia

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