Ejercicio 6

Ejercicio 6

de Leandro Jair Machado Da Silva -
Número de respuestas: 16
Buenas noches. No entiendo cómo implementar el efecto del generador en las ecuaciones. Llego a plantear que  \frac{d\Phi_B}{dt}=Blv y ahí me quedo, porque no tengo ninguna expresión de la fem inducida y no sé cómo continuar el planteo. Otra cosa, como no se menciona nada de resistencias supongo que no hay, entonces, qué elementos tengo para plantear Kirchhoff en el circuito?
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Re: Ejercicio 6

de German Gutierrez Rial -

me sumo a la duda, yo estoy probando en considerar que la barra tiene una resistencia R porque si no la velocidad a la hora de despejar me queda en función de la fem y no puedo seguir (ya que la fem no la conozco). Por otro lado, yo creoque como es un generador considero como en el ejercicio 4, considero que el generador es un mecanismo mecánico que hace algún cambio y ahí genera la fem, si no no tengo ni idea. Si me equivoque en algo por favor corríjanme. Saludos.

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Re: Ejercicio 6

de Leandro Jair Machado Da Silva -

Para la parte a terminé hayando la fuerza magnética sobre la barra y apliqué 2da ley de Newton. Pero ahora en la parte b llego a un valor fijo de la velocidad y no entiendo porqué, no sé si ese es el valor terminal o estoy haciendo mal. Tampoco termino de entender qué hay que hacer en la parte d

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Re: Ejercicio 6

de Florencia Benitez Martinez -

Hola!

Es correcto lo que dice Germán, faltaba aclarar que la barra tiene resistencia. Ya lo agregué.

El generador cumple la función de mantener la intensidad fija. Por otro lado, la fem mantiene el potencial constante entre los bornes de la batería.

En la segunda parte, deben tener en cuenta que habrá dos fuerzas actuando sobre la barra (NO da una velocidad constante para todo t).

Saludos!

  

En respuesta a Florencia Benitez Martinez

Re: Ejercicio 6

de Leandro Jair Machado Da Silva -

Hola, me pasa lo siguiente. Yo, antes de que se agregara lo de la resistencia, plantee Newton y hallé que  \vec{v}(t)=\frac{iLB}{m}t\hat{i} con  \hat{i} horizontal hacia la izquierda. Ahora, al considerar la resistencia y hacerlo hallando la fem inducida, y planteando Kirchhoff en el circuito, me queda  ||\vec{v}||=\frac{Ri}{BL} . Si intento volver a hacer el razonamiento que hice antes, no me cambia nada, así que por un lado me da una cosa y por el otro otra, qué puedo estar haciendo mal?

En respuesta a Florencia Benitez Martinez

Re: Ejercicio 6

de Leandro Jair Machado Da Silva -

Viendo el resultado correcto en el pdf de los resultados del práctico, lo que no termino de entender es lo siguiente. En el instante inicial la barra no se mueve, sufre una fuerza magnética que, al aplicar Newton, se llega al resultado correcto.. pero esto no sería así sólo en un entorno del instante inicial? La barra adquiere velocidad y el área del circuito aumenta, por lo tanto el flujo también, y por Lenz, se induce una corriente tal que el flujo disminuya, es decir, en sentido horario, ejerciéndole a la barra una nueva fuerza magnética de sentido opuesto a la del principio, haciendo que la velocidad disminuya y, por lo tanto, haciendo que  \vec{v}(t)=-\frac{iLB}{m} t \hat{x} no sea cierto para todo tiempo. Me equivoco? Perdón por tantos mensajes en el foro, creo que no terminaba de entender ni mi propia duda.

Saludos

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Re: Ejercicio 6

de Juan Andres Muniz -

Hola, 

creo que ya entendiste la parte a. 

Para la b, donde hay una fuente de voltaje, tratá de considerar la situación final, donde la barra se mueve con velocidad constante. Cual es la fuerza sobre la barra? Que te dice Kirchhoff en esas condiciones? Si lo penas de esta forma, la condición inicial no importa mucho, ya que es el estado de equilibrio al que llegó luego de algun tiempo.

Espero te ayude a ordenar las cosas. Si tenés más dudas la seguimos por acá.





En respuesta a Juan Andres Muniz

Re: Ejercicio 6

de Leandro Jair Machado Da Silva -

Quisiera asegurarme de si es correcto pensar la parte b de la siguiente forma: como la corriente inducida intenta oponerse a la otra, en algún momento serán iguales (pero en sentido opuesto) y por lo tanto por Kirchhoff saco que, luego de un largo tiempo,  \epsilon=|\epsilon_{ind}|=BL\dot{x} y obtengo el resultado correcto (mi  \dot{x} es tal que si es positivo, la barra se mueve haca la izquierda). Adjunto foto del circuito que también quiero saber si es correcto el dibujo


Adjunto 1590767863378-960049907.jpg
En respuesta a Florencia Benitez Martinez

Re: Ejercicio 6

de Juan Manuel Costa Fernandez -

1)

Osea que :

 ¿el generador entrega distinta energía según lo que valga la intensidad inducida? , siempre con la condición de mantener una intensidad constante en todo el circuito

2)

Si planteo la ley de mallas obtengo : 

 Vgenerador -BLv(t)-RI=0

que usando faraday queda 

 Vgenerador +BLv(t)-RI=0

¿Derivar la expresión anterior , sabiendo que R , I son constantes , y que Vgenerador no , conduce a algo ?

En respuesta a Juan Manuel Costa Fernandez

Re: Ejercicio 6

de Juan Andres Muniz -

Hola Juan Manuel,

voy por partes. Estamos siempre hablando de la parte a) del ejercicio 6.

En la parte a) del ejercicio, el generador de corriente hace el trabajo necesario para mantener una corriente constante por el circuito cerrado.

Con respecto a tu segundo punto, estoy un poco confundido con como pasas de la primera a la segunda ecuación. La primera ecuación que planteas no es correcta, asumiendo que la velocidad es positiva si apunta a la izquierda. Fijate que la ley de Lenz determina que la corriente inducida por el circuito cerrado debe oponerse al cambio de flujo. A la hora de plantear Kirchhoff, esto significa que la fem inducida contribuye en sentido opuesto a la fem del generador de corriente, cómo muestra tu segunda ecuación.

Respecto a tu última pregunta, efectivamente Vgenerador no va a ser constante en las situación de la parte a del ejercicio. En esta ecuación tendrías dos variables dependientes de t, v(t) y Vgenerador(t). Pero acordate que también podés plantear Newton, y encontrar v(t) con I constante. Justamente Kirchhoff te va a decir cómo tiene que ser el voltaje que imponga el generador. 

Se entiende? Cualquier cosa a las órdenes.




En respuesta a Juan Andres Muniz

Re: Ejercicio 6

de Juan Manuel Costa Fernandez -

Hola , efectivamente me equivoqué , 

donde erróneamente escribí 

  Vgenerador -BLv(t)-RI=0

quise escribir

  Vgenerador - \epsilon(t) -RI=0

que usando faraday queda

  \epsilon(t)=-BLv(t) \rightarrow \rightarrow   Vgenerador +BLv(t)-RI=0

donde   \epsilon(t)  representa la fem inducida en los extremos de la barra móvil .

Lo pensé como un circuito con dos fuentes (generador , y la fem inducida en la barra móvil )  , por el cual circula una intensidad I

y en el cual , debido a la resistencia total , la caída de potencial es -RI



A la hora de plantear Newton  (defino  + \hat{i}   horizontal hacia la izquierda ) tengo :

  \vec{iL} \times \vec{B} = (iLB)(+ \vec{i} ) =mdv/dt

Entonces   \int_{0}^{t}{dtiLB/M = \int_{0}^{t}{ dv} } \rightarrow \rightarrow v(t) =iLBt/M+vo , vo =0

¿Esto es correcto ?



En respuesta a Juan Manuel Costa Fernandez

Re: Ejercicio 6

de Juan Andres Muniz -

Si, está bien. La barra se acelera y su velocidad crece linealmente con el tiempo. Fijate que Vgenerador cambia linealmente con el tiempo para mantener una corriente constante. Claramente eso no es una situación que se puede mantener por mucho tiempo...

En respuesta a Juan Andres Muniz

Re: Ejercicio 6

de Juan Manuel Costa Fernandez -

Sobre la B:

¿Es correcto plantear kirchoff tal como lo hago en la parte superior ?

Me genera dudas el hecho de que haya 2 intensidades.

Adjunto WhatsApp Image 2020-06-01 at 2.17.07 PM.jpeg
En respuesta a Juan Manuel Costa Fernandez

Re: Ejercicio 6

de Juan Andres Muniz -

Hola Juan Manuel,

no hay dos corrientes. La corriente por el circuito es una sola. Uno puede suponer, como planteo Leandro antes, que cada generador impone una corriente. Pero la corriente que pasa por la cada elemento del circuito cerrado es una sola (la suma de las dos corrientes, con signo apropiado). Pero esto es una forma de pensarlo, si uno va y mide la corriente va a medir la corriente total. 

Con respecto a tu resolución, fijate que tu signo en Kirchhoff la primera vez (arriba de todo, al medio) está mal con respecto a lo que dibujaste. Al recorrer el circuito, en sentido antihorario recorres el generador y la fem inducida de menor a mayor potencial. Sino, estás contando dos veces el signo de la fem inducida.

Se entiende? Cualquier cosa a las órdenes.


En respuesta a Juan Andres Muniz

Re: Ejercicio 6

de Juan Manuel Costa Fernandez -

Bien de bien ,entendido !

última : ¿El hecho de que la I inducida sea horaria , implica que la feminducida sea  en el sentido que la dibujó leandro no ?

Muchas gracias profe.