medir la inducción electromagnética

Hay una famosa ley que dice que se produce una diferencia de potencial a través de un conductor cuando se expone a un MF variable. Pero, ¿cómo se mide para probar? Es bastante práctico.

En particular, una vez tuve un problema al desarrollar una fuente de alimentación. Cuando el transistor abrió rápidamente un bucle de corriente poderosa, tuve efectos muy extraños y descubrí que hay una diferencia de voltaje en el mismo cable, ¡sin ninguna resistencia entre los puntos de prueba! Cuanto mayor era la distancia entre las sondas, mayor era el voltaje. Entonces me he dado cuenta de lo real que es la ley. Pero, lo que no podía entender era si el voltaje eran picos inducidos en el cable o si eran puramente ficticios, inducidos directamente en las sondas del osciloscopio. Esperaba que la caída de voltaje fuera a través del transistor de ruptura de bucle, pero ¿por qué estaba más bien distribuida a lo largo del cable sin resistencia?

Mira al Dr. Voltímetro de Levin . ¿Qué mide? Hago esta pregunta en parte porque habla de medidas no conservativas, que depende del camino, pero no explica cómo configurar los caminos para medir -0.1 v en un caso y +0.9 v en el otro, entre los mismos puntos .

¿Cómo funciona el voltímetro típico? Debería haber una alta resistencia conocida y una pequeña corriente a través de ella muestra qué tan grande es el voltaje. Pero aquí, además del voltaje inducido de DA, se puede agregar el EMF porque también es corriente inducida que fluye a través del voltímetro. ¿Cuánto es el efecto?

En la escuela también tuve un problema para entender qué pasa si el ciclo está abierto. Tienes un cable. La ley inducirá diferencia de potencial en sus extremos. Pero, ¿cómo se mide la diferencia? Creado tal voltaje en un cable corto, podemos estar seguros de que cerrar los extremos con sondas de voltímetro no creará ninguna corriente en el voltímetro (solo porque el campo magnético respalda la diferencia. Si simplemente lo creó, ¿por qué debería permitir que las cargas polarizadas se reúnan? cuando se conecta un cable paralelo?). Entonces, no hay corriente y el voltímetro mostrará 0 voltaje a pesar de que sabemos que la ley de Faraday dice que debe haber algo. ¿Entiendes de lo que estoy hablando? El campo crea la diferencia de potencial que no se puede medir. Es como si la gravedad estirara un resorte pero no podemos medir la fuerza creada porque la fuerza de contracción del resorte está balanceada por la gravedad y su dinamómetro muestra 0. Esta es mi preocupación que no puedo entender. ¿Cómo se mide la diferencia de voltaje cuando la ley de Faraday impide que las cargas polarizadas de los extremos opuestos del cable se unan?

Muchas preguntas aquí. ¿Podría detallar/enumerar todas las preguntas importantes al final? De lo contrario, es un poco difícil de seguir.
También me gustaría decir que no se limite a publicar pasajes largos. Es difícil de leer. Al menos divídalo en partes pequeñas con algunas citas y más para hacerlo atractivo.
Estaría bien si los votantes negativos explicaran su elección... Creo que esto se debe a que la pregunta no es tan clara. Esta pregunta es así también porque el tema es muy confuso. Sin embargo, aborda un tema realmente interesante y no tan conocido, históricamente llamado efecto Maxwell-Lodge, una especie de colgante clásico del efecto Aharonov-Bohm.
@Val Parte de las preguntas que se hacen aquí se superponen con este physics.stackexchange.com/questions/23835/l . Sin embargo, la interpretación y la comprensión de la conferencia de Levin es original en SE. ¿Sería posible que edite su pregunta para que sea más legible? Más personas podrían ayudarlo a comprender su punto.

Respuestas (1)

No estoy seguro de haber entendido todos tus puntos. Te sugiero que leas este hermoso artículo.

  • Romer, RH (1982). ¿Qué miden los “voltímetros”?: La ley de Faraday en una región multiconectada , American Journal of Physics, 50(12), 1089. http://dx.doi.org/10.1119/1.12923

si puedes encontrarlo. Parece que es exactamente lo que está haciendo el Prof. Levin en su conferencia. La prueba es clara. Si tiene algunas dificultades para obtener este documento, tengo algunas notas sobre este documento que también puedo compartir en SE.

Editar: si puede encontrar esta referencia, verá que lo único que importa es la posición del circuito en relación con el solenoide. Más explícitamente, esta es la topología del circuito que importa. Entonces te quedará claro que

  • no registraría nada si no encierra el solenoide, posteriormente no mediría nada hasta que cierre ( es decir , haga un giro) el circuito,
  • alejar los cables del solenoide no cambia el voltaje medido, ni acercarlos al solenoide, lo unico que importa es el punto anterior,
  • duplicar el número de vueltas alrededor del solenoide duplica el voltaje correspondiente,
  • los cables no participan para nada en la medida excepto para rodear el solenoide (como se indica en los puntos anteriores). Este último punto es cierto solo para condiciones idealizadas, por supuesto (solenoide infinito, sin efecto resistivo en el cable, ...).

Ahora, algunas de sus preguntas:

Hay una famosa ley que dice que se produce una diferencia de potencial a través de un conductor cuando se expone a un MF variable. Pero, ¿cómo se mide para probar? Es bastante práctico.

Tiene dos formas de ver la inducción, como se discute claramente en la conferencia de Feynman. Para ser honesto, no conozco un libro mejor para empezar.

  • cierras un bucle con una barra móvil, mientras que antes había una bobina dentro del bucle. Luego registra una caída de voltaje a través de la ley de Faraday porque el circuito se está moviendo (si lo prefiere, la ruta con la que calcula su integral).

  • cierra un bucle y encapsula un campo magnético dependiente del tiempo a través de la corriente dependiente del tiempo que pasa a través de la bobina. Luego registra una caída de voltaje debido a la variación de tiempo del propio campo magnético.

En ambos casos, tiene un flujo variable en el tiempo. Como dice el Prof. Levin: "¡Misterrr Farrraday está feliz con eso!"

Mira al Dr. Voltímetro de Levin. ¿Qué mide? Hago esta pregunta en parte porque habla de medidas no conservativas, que depende del camino, pero no explica cómo configurar los caminos para medir -0.1 v en un caso y +0.9 v en el otro, entre los mismos puntos .

Sí, él lo hace ! Siempre es de arriba hacia abajo (del punto A al D si no recuerdo mal), primero pasando por la izquierda, la segunda vez pasando por la derecha. Editar: la declaración anterior fue confusa. Al analizar el flujo magnético, debe definir la convención para seguir la ruta del circuito, es decir, la dirección de rotación. El camino para -0.1 V es el camino en sentido contrario a las agujas del reloj de A a D, el camino que da +0.9 V es el camino en el sentido de las agujas del reloj de A a D. Eso también explica los signos.

¿Cómo funciona el voltímetro típico? Debería haber una alta resistencia conocida y una pequeña corriente a través de ella muestra qué tan grande es el voltaje. Pero aquí, además del voltaje inducido de DA, se puede agregar el EMF porque también es corriente inducida que fluye a través del voltímetro. ¿Cuánto es el efecto?

Le sugiero que lea la página de wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Voltmeter . Un voltímetro perfecto no tiene EMF. ( Editar: ver también http://en.wikipedia.org/wiki/Electromotive_force para la(s) definición(es) de un EMF y sus diferentes interpretaciones).

Para mí tu último párrafo es incomprensible. La ley de Faraday relaciona la caída de voltaje con el flujo magnético variable en el tiempo, por lo que no se aplica al circuito abierto.

Edición final: una forma de evitar la caída de flujo: de http://dx.doi.org/10.1119/1.12923 , consulte http://i.stack.imgur.com/X5qPb.png .

¿Por qué publicas los enlaces al voltímetro? Si no pueden ayudarlo a responder la pregunta, entonces no ayudan a los demás. ¿Qué significa "pasar de este (o de aquel)" lado? Es un lado en la pizarra plana. Incluso allí podemos moldear los conductos de diferentes maneras para cambiar las trayectorias. En la realidad 3D podemos torcer los cables como queramos. No hay izquierda y derecha en la realidad. ¿Dices que el cableado debe ser como en la pizarra? ¿Por qué? ¿Por qué dice que la ley de Faraday no es aplicable a un cable abierto? ¿Quiere decir que la caída de voltaje solo puede ocurrir en un circuito cerrado? JAJAJA. Siento que eres estadounidense.
¿Por qué dice que el voltímetro perfecto no tiene EMF si el cable perfecto no tiene ninguno? Sin embargo, la ley de Faraday hace que las cosas sean imperfectas. Aquí deberías empezar a sentir lo que te pido.
@Val, en realidad soy francés, pero creo que ese no es el debate aquí :-). El lado derecho e izquierdo son de hecho el de la pizarra, y de hecho importan. ¡Que incluso lo único que importa! Dar una vuelta más alrededor del solenoide cambiará la caída de voltaje, por ejemplo. Antes de cualquier discusión, primero debe definir una convención para el giro y la ruta. Seguí el de Levin. Positivo es la dirección en el sentido de las agujas del reloj si no recuerdo mal. En la página de wikipedia sobre el voltímetro, verá que registra el flujo. Dado que necesita un bucle para definir el flujo magnético, un cable abierto no
... verificar la ley de Faraday. No significa que no haya caída de voltaje a lo largo de un cable abierto, significa que la ley de Faraday no se aplica con el flujo magnético. ¿Te ayuda?
@Val Pido disculpas, escribí un error en mi última oración. Por lo tanto, corregido, es: "La ley de Faraday relaciona la caída de voltaje con el flujo magnético variable en el tiempo (y no con el campo), por lo que no se aplica al circuito abierto".
¿Cómo puede el voltímetro ser a prueba de EMF si contiene solo una pequeña fracción del bucle? La mayor parte del bucle de medición son los cables de la sonda. Si es izquierda o derecha, es decisión del experimentador.
@Val Lo siento, una vez más te confundí, creo. Entonces, repita: primero debe elegir una convención, luego solo puede discutir las diferencias en una cantidad. Eso es lo mismo que para la caída de voltaje a lo largo de un cable, excepto que ahora es para el flujo, por lo que debe definir una convención para la rotación alrededor del bucle. En la conferencia de Levin, una rotación es en el sentido de las agujas del reloj (lo que llamé "a la derecha"), la otra es en sentido antihorario (lo que llamé "a la izquierda"). Lo siento de nuevo, mi convención fue totalmente engañosa. Corregiré la publicación.
No veo nada sobre flujo en la definición de la ley. Dice sobre campo variable y conductor, que puede existir sin el bucle. Pero bueno, consideremos que ese ciclo debe estar cerrado. El bucle del voltímetro tiene la misma caída de 1v, a pesar de que tiene resistencias de megaohmios en el circuito. Entonces, la presencia del voltaje es independiente de las resistencias, sin importar cuán grandes sean. El cable abierto es un bucle, cerrado por una resistencia muy grande. Por lo tanto, vemos que todo el voltaje cae en el medidor. Pero el flujo debe ser mayor para los voltímetros porque sus bucles cubren un área más grande. ¿Por qué obtenemos 1v en suma?
¿Por qué Levin no dice nada sobre la topología? El esquema de este tipo es siempre lógico. Por eso la palabra "esquema". Significa "visión abstracta". La topología real puede tener un diseño físico arbitrario. Si Levin violaba la tradición y presentaba el diseño físico de esta manera, tenía que estipularlo en voz alta. Como no lo hizo, es difícil creer que su esquema sea una topología.
@Val Ah, está bien, no entendí bien tu confusión. Por supuesto, el valor exacto del voltaje dependerá de la resistencia. Su presencia también, ya que sin resistencia no tendrías caída de tensión. Ese es el famoso "efecto no conservador" en la conferencia de Levin. ¿No dirás que la ley de Faraday es ∫ mi d yo + d ∫ B d S / d t = 0 , ¿no es así? ∫ B d S un flujo magnético? También dice que la integral de trayectoria utilizada para evaluar la caída de voltaje debe corresponder al límite de la superficie utilizada para evaluar el flujo magnético, ¿no es así? ¿Cuál es la superficie asociada a un camino abierto?
@Val A veces la gente escribe la ley de Faraday explícitamente
∫ ∂ S mi ⋅ d yo + d d t ∬ S B ⋅ d S = 0
con la notación ∂ S siendo el limite de S . esta mas claro?
@Val Acabo de leer tu último comentario sobre la topología. No conozco ningún libro de lectura introductorio que discuta el electromagnetismo usando consideraciones de topología, a pesar de que está lleno de eso ... La ley de Gauss y la ausencia de monopolo magnético son obviamente de naturaleza topológica. Un solenoide también es topológico en esencia: relaciona el B campo a la corriente a través del número de vueltas de la bobina, lo que se llama el número de bobinado en matemáticas. Quizás no deberías preocuparte demasiado por eso. La topología en la conferencia de Levin es solo una forma de decir que ∫ mi d yo no es independiente de la ruta.
Sí, entiendo la ley. Simplemente no entiendo por qué hay un "conductor" en lugar de un "bucle" en la definición y cómo debo conectar los cables del voltímetro para evitar la inducción. Esta ley tampoco dice nada sobre la resistencia. La caída del bucle es independiente de cualquier resistencia.
¡Entonces él usa topología de hecho! Su conferencia es todo acerca de la topología. Los matemáticos dirían que mi no es integrable. Levin muestra claramente que el camino en sentido horario y antihorario de A a D no da el mismo resultado. Esto se debe a que el circuito se enrolla alrededor del solenoide, vea mis cuatro puntos que describen el artículo de Romer en mi respuesta.
@Val Agregué el enlace a una imagen para evitar la caída del flujo.
Jejeje, aquí los voltímetros participan de tantos bucles que me pierdo en lo que es el bucle.
@Val Bueno, el bucle está vacío. No hay flujo magnético en el interior ya que no encierra el solenoide y los dos voltajes (en el sentido de las agujas del reloj y en el sentido contrario a las agujas del reloj) son iguales. Fácil, ¿no?
No veo por qué el solinoide debe estar dentro. Además, leí la Wikipedia: Equivalently, it is the voltage that would be measured by cutting the wire to create an open circuit, and attaching a voltmeter to the leads.Entonces, dice claramente que el circuito cerrado es innecesario y puede medir el voltaje en los extremos de un cable abierto.
¿Podría ser la topología del bucle del voltímetro match exactlyla ruta que estamos midiendo? Esto es más fuerte que simplemente elegir entre izquierda y derecha.
@Val No sé dónde leíste esto, pero para mí está claro que cortar el cable y conectar un voltímetro a los cables es la forma correcta de hacer un bucle. La topología no tiene nada que ver con hacer coincidir una ruta , solo responde a la pregunta: ¿rodeas el solenoide o no ? Puede encontrar esta respuesta (y la pregunta relacionada) interesante: physics.stackexchange.com/a/62444/16689
Gracias por la referencia. Pero puede conectar un voltímetro en una infinidad de formas de cables largos arbitrarios. Es extraño que preguntes cómo cerrar un cable abierto pero toda confusión desaparece cuando escuchas que hay un voltímetro en el cierre.
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