Conservación de energía: ¿Cómo se genera calor en un circuito con un campo magnético variable en el tiempo a través de él?

Considere un bucle circular mantenido en un campo magnético que cambia en el tiempo. Sabemos, a través de la Ley de Faraday, que se induce EMF a lo largo del bucle y, por lo tanto, aparece una corriente en el bucle. Deje que se dé cierta resistencia en el cable. Entonces aparecerá calor en el circuito.

¿Cómo aparece la energía térmica en el circuito?

Sé que un campo eléctrico es generado por un campo magnético cambiante y supongo que este campo eléctrico generado contiene algo de energía que finalmente aparece como calor. Pero no estoy seguro de eso.

Esto se debe a que sé que el campo eléctrico inducido no tiene un potencial asociado. Entonces, ¿qué forma de energía se almacena en este campo, si es que hay alguna?

Proporcione una explicación sobre:

¿De dónde aparece el calor en el bucle?

Si es posible, comience las consideraciones de energía directamente desde la fuente que produce el campo magnético variable.

This is because I know the induced electric field does not have a potential associated with it.Es una barrera para el aprendizaje saber algo que no es cierto. Hay un potencial asociado con un campo magnético cambiante, es solo que es un potencial de múltiples valores bastante inusual, que aumenta cada vez que recorres un bucle que rodea el campo cambiante.
@Neil_UK ¿Es algo como esto: cada vez que doy la vuelta al circuito, se regenera el potencial? Además, si no coloco ningún bucle, ¿el potencial permanece constante (dado que el campo magnético varía linealmente)?
El potencial no se regenera , el potencial aumenta continuamente a medida que avanza alrededor del bucle. Desafortunadamente, la mejor manera de describir el potencial es el cambio de energía a medida que mueve la carga, y eso es precisamente lo que le está causando problemas. Considere un transformador, un secundario de 10 vueltas genera 10 veces el voltaje total que genera un secundario de 1 vuelta. Si no coloca un bucle ? El bucle está ahí, topológicamente, no importa si colocas físicamente un conductor allí o no, mira el Betatron
@Neil_UK En caso de que no sea demasiado problema, ¿le importaría escribir una respuesta adecuada ya que, con mucho, ha interpretado mejor mi pregunta?
Cómo y por qué no son realmente preguntas que la física pueda responder. Cuando observamos algo, como un cable enrollado alrededor de un campo magnético cambiante que se calienta, diseñamos modelos para predecir lo que sucederá. Los modelos tienen que ser consistentes con la observación. El potencial es una cosa de 'contabilidad' que nos ayuda a tener en cuenta cómo varía la energía de una carga de prueba a medida que la llevamos alrededor del circuito, nada más. Debido a que la energía aumenta cada vez que se da la vuelta al circuito, el potencial, o pseudopotencial, como a veces se le llama, tiene que tener varios valores. ¿Cómo llega la energía del campo al alambre? QED puede?

Respuestas (2)

El calor proviene de la corriente que fluye a través del alambre, ya que se nos dice que el alambre tiene resistencia. Entonces, es como su circuito de CC habitual con el calor que se disipa en una resistencia causada por las colisiones del portador de carga con las moléculas de la resistencia.

La energía proviene de lo que sea que esté causando el campo magnético variable. Esto provoca una EMF inducida que induce corriente, y luego la energía se pierde en forma de calor, como se describió anteriormente.

Señor, mi pregunta era algo así: ¿Qué forma de energía finalmente se convierte en calor porque el campo eléctrico inducido no tiene un potencial asociado?
@TomyStark Pero lo hace. Eso es lo que es un EMF inducido.
@Tony Stark es la energía relacionada con la fuente o la causa del cambio del campo magnético.
Señor, si no le importa, ¿puede proporcionar una explicación paso a paso comentando cómo la energía realmente "alcanza" de la fuente al calor, digamos a través del campo magnético, luego el campo eléctrico y luego el calor?
@TonyStark Pensé que hice eso al final de mi respuesta. Para dar más detalles, primero debe dar más detalles, por ejemplo, de dónde proviene el campo magnético, etc.
@BioPhysicist "de dónde viene el campo magnético", señor, la forma en que se enseña en el nivel introductorio, no tengo idea de esto porque nunca se nos dice de dónde viene. Esperaba que con su experiencia, pudiera tomar un caso general o común y explicarlo.
@TonyStark Creo que esa es una pregunta para otra publicación si quieres saber de dónde provienen los campos magnéticos. Aquí estás preguntando de dónde viene el calor, lo cual he respondido.

Bien, comencemos con el campo magnético cambiante. Sabemos que en la región del campo magnético que varía con el tiempo, se induce un campo eléctrico y (la fuente libera algo de energía y depende del proceso involucrado para generar el cambio) y cuando se coloca una bobina en esta región entonces los electrones experimentar una fuerza neta como se muestra en la figura.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Dado que la fuerza actúa tangencialmente, el campo eléctrico inducido realiza un trabajo neto sobre esas cargas y, por lo tanto, la energía del campo eléctrico se transfiere a esos electrones. Dado que existe una fuerza de atracción entre los átomos de la bobina y los electrones en movimiento (es decir, la resistencia de la bobina), los electrones liberan energía en forma de calor.

@Tony Stark ¿fue útil mi respuesta? O tienes alguna duda con respecto a mi respuesta??
Tu respuesta es bastante buena. Pero el problema es que es exactamente como yo lo entiendo. No tiene las variaciones que buscaba. Pero estoy seguro de que sería útil para otros.
@Tony Stark, ¿por qué crees que debe estar sucediendo algo diferente?
Vea el comentario publicado por @Neil_UK. Estaba buscando esa declaración claramente expresada.
Conservación de energía: ¿Cómo se genera calor en un circuito con un campo magnético variable en el tiempo a través de él?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v