¿Mover el campo magnético alrededor de un conductor fijo?

De esta figura:

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Y muchos otros relacionados con la inducción electromagnética, el componente principal del movimiento sería el conductor perpendicular a un campo magnético.

Sé que es posible tenerlo al revés, conductor fijo y mover la fuente del campo magnético (por ejemplo, imanes, electroimanes), pero tengo curiosidad sobre el tipo de fuerza que experimentaría el imán/electroimán cuando la corriente fluye al conductor estacionario .

En un generador típico (donde el cable gira alrededor de un(os) imán(es) fijo(s)) hay una FEM inducida (vBL) y la corriente fluirá hacia la carga, y debido a que la FEM inducida se opone al cambio en el flujo del campo magnético, el Lorentz la fuerza que actúa sobre el alambre se opondrá al movimiento aplicado (v), ¿qué sucede cuando el imán gira alrededor de un conductor fijo? ¿Experimentará una forma de fuerza que se oponga a su movimiento (además de las corrientes de Foucault)? ¿Cuándo fluye corriente por el conductor?

Respuestas (2)

Sí, un imán que se mueve de tal manera que crea una corriente en un cable que no se mueve sentirá una fuerza que resiste ese movimiento.

Puedes hacer un generador con imanes giratorios en lugar de cables giratorios como este ...

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A medida que los imanes se mueven, inducen una corriente en el alambre. La corriente inducida en sí misma crea un campo magnético en la dirección opuesta, se opone a la rotación de los imanes.

Tenga en cuenta que las líneas de fuerza magnética deben cortar el cable para inducir una corriente en él, por lo que simplemente girar un imán alrededor de un cable de manera que uno de sus polos siempre apunte hacia el cable no inducirá una corriente y, por lo tanto, no creará una fuerza trasera.

También tenga en cuenta que es la corriente que fluye en el cable la que crea el campo que crea la fuerza de retroceso, por lo que el cable debe estar en un circuito o, de lo contrario, no hay fuerza. Puede demostrar esto haciendo girar un motor paso a paso desconectado con los dedos, y luego cortando los cables y girándolo nuevamente. Es más difícil girar cuando los cables están en cortocircuito. La mayoría de los motores paso a paso tienen bobinas fijas e imanes giratorios por cierto.

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Electricidad y Magnetismo 3ra Edición por Edward M. Purcell

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Sin embargo, la magnitud de esa fuerza sería débil, es decir, si usáramos la ley de Ampere para calcular la corriente y el campo magnético que tiene el cable (para el flujo de corriente), creo que no crearía una fuerza significativa como la fuerza de Lorentz en un cable. .
Depende de qué tan fuertes sean los imanes y qué tan rápido se muevan. No hay diferencia con los cables móviles y los imanes estáticos. La razón por la que la fuerza es grande en los motores de todos los días es porque los cables están enrollados: la fuerza de cada vuelta de cable se suma a la fuerza neta. Lo mismo sería cierto para los imanes en movimiento cuyas líneas de fuerza cortan bobinas estáticas de alambre. Si observa el diagrama anterior a través de la lente de la relatividad general, imagine que está sentado en el conductor. Ahora es el campo magnético el que se mueve y todas las fuerzas son las mismas.
Gracias por la recomendación del libro, lo empezaré a leer pronto. Hay una cosa que me confunde cuando pienso en un motor, invierta la configuración que discutimos, haciendo que los imanes sean fijos y un conductor móvil, cuando la corriente fluya dentro del conductor experimentará la fuerza de Lorentz alejándola de los imanes, incluso aunque hay corriente que fluye hacia ese conductor y su propio campo magnético ... además de la fuerza de Lorentz que actúa sobre el cable, también hay (dependiendo de la polaridad) una atracción/repulsión magnética. Estoy confundido en ese punto.

Un conductor que transporta una corriente obviamente creará un campo magnético a su alrededor. Si ese campo interactúa con el campo de un imán permanente cercano, el imán sentirá una fuerza (empuje o atracción) que depende de las polaridades de campo coincidentes u opuestas. Básicamente, solo está creando otro imán con el conductor portador de corriente.

En cuanto a las corrientes inducidas, las corrientes generadas también generan sus propios campos magnéticos adicionales que simplemente se oponen al campo que los creó en primer lugar. Esta es la razón por la que un generador en cortocircuito es muy difícil de hacer girar.

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