Introducción
En este artículo, analizaremos en profundidad el problema de selectividad B2 del examen de Andalucía del año 2023 (Julio), centrándonos en el apartado A.
Problema:
a) Define el concepto de flujo magnético e indique su unidad en el sistema internacional.
b) Una espira conductora plana se sitúa en el seno de un campo magnético uniforme B que tiene ese valor B = 0.5 K. Represente gráficamente y explique para qué orientaciones de la espira el flujo magnético a través de ella es máximo y nulo.
Definición y unidades del flujo magnético
El flujo magnético (Φ) se define como la medida de la cantidad de magnetismo que atraviesa una superficie determinada. Se representa por la letra griega Φ y se calcula a partir del campo magnético (B), la superficie (S) y el ángulo (α) entre ellos, mediante la siguiente fórmula:
Φ = B * S * cos(α)
La unidad de medida del flujo magnético en el Sistema Internacional (SI) es el weber (Wb). Un weber se define como el flujo magnético que atraviesa una superficie de un metro cuadrado cuando el campo magnético uniforme perpendicular a la superficie tiene una magnitud de un tesla (T).
Resolución del problema de selectividad
1. Definición del concepto de flujo magnético:
El enunciado del problema nos pide definir el concepto de flujo magnético. Como ya hemos visto, el flujo magnético es una medida cuantitativa del magnetismo que atraviesa una superficie. Se calcula a partir del campo magnético, la superficie y el ángulo entre ellos.
2. Análisis de las orientaciones de la espira para flujo máximo y nulo:
El problema nos plantea una espira conductora plana situada en un campo magnético uniforme. Se nos pide determinar las orientaciones de la espira para que el flujo magnético a través de ella sea máximo y nulo.
- Flujo máximo:
Para obtener un flujo magnético máximo, la espira debe estar orientada de forma perpendicular al campo magnético. En esta configuración, el ángulo (α) entre el vector superficie (S) y el vector campo magnético (B) es de 0 grados, lo que resulta en un coseno de α igual a 1. Sustituyendo estos valores en la fórmula del flujo magnético, obtenemos:
Φ = B * S * cos(0°) = B * S
En este caso, el flujo magnético es directamente proporcional al área de la espira y al valor del campo magnético.
- Flujo nulo:
El flujo magnético se anula cuando la espira está orientada de forma paralela al campo magnético. En esta disposición, el ángulo (α) entre el vector superficie (S) y el vector campo magnético (B) es de 90 grados, lo que implica un coseno de α igual a 0. Sustituyendo estos valores en la fórmula del flujo magnético, obtenemos:
Φ = B * S * cos(90°) = 0
En este caso, el flujo magnético es nulo, independientemente del área de la espira o del valor del campo magnético.
Representación gráfica y explicación:
El vídeo que acompaña a este artículo ofrece una representación gráfica detallada de las orientaciones de la espira para flujo máximo y nulo. Además, se proporciona una explicación clara y concisa de los conceptos físicos involucrados.
Conclusión
El problema de selectividad B2 del examen de Andalucía del año 2023 (Julio) nos ha permitido profundizar en el concepto de flujo magnético y sus aplicaciones. Hemos visto cómo la orientación de una espira conductora en un campo magnético uniforme determina el valor del flujo magnético que la atraviesa.
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