La paradoja de Faraday.: Resuelta (1)

Hola amigos, vídeo imprescindible de ver para todo aquel que le guste la construcción de motores y generadores eléctricos . Se muestra de forma práctica porque es un error decir que el generador homopolar es un caso donde no se cumplen las leyes de Faraday y por tanto existe una paradoja, en realidad lo que existe es una mala interpretación de los resultados, en la segunda parte del vídeo hallaremos la tensión generada matemáticamente utilizando dos métodos distintos pero complementarios entre si, a partir de ahora tú también conocerás el funcionamiento del generador homopolar.
Apuntes sobre el generador homopolar y la paradoja de Faraday: aquihayapuntes...
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Un saludo

[@juliojaciuk5191]

EXELENTEE..!!

[@biblioman09]

Gracias!!

[@plcworker]

Buenos días Sr don Biblioman

[@biblioman09]

Buenos días, ja,ja he visto que tu comentario es de hace un mes y KZbin me lo muestra ahora. Salu2

[@Isaacko01]

Las escobillas para que sirven?

[@biblioman09]

Para poder conectar los cables del voltímetro. Son dos carboncillos conductores de la electricidad que están en contacto uno con el eje del disco y el otro con el borde, de esa forma el disco puede girar y tener conexión eléctrica.

[@xfran70]

Ok ... me rindo ... trataré de investigar cuando tenga un rato porque no me estoy enterando de nada

[@biblioman09]

¿que es exactamente lo que no entiendes? Te lo puedo explicar de otra forma..

[@MegaKarlux]

No veo paradoja en ningún lado salvo el interpretar que es debida a la ley de faraday cuando dicha ley no entra para anda en ese fenómeno. Pero la explicación de esa tensión es muy sencilla y creo que un chaval que esté en bachiller científico podría explicarlo. A mi de pequeño en el colegio me enseñaron que una carga eléctrica (electrón en este caso) al moverse en un campo magnético experimenta una fuerza (Recordad la regla de los 3 dedos). En el caso del disco de cobre cuando gira en el campo magnético del imán, los e- que poseé se están moviendo (ya que gira todo el disco) y al estar moviéndose dentro del campo, esas cargas libres experimentan una fuerza y se ven desplazadas bien al centro del disco, o bien al borde del disco, y esa acumulación de carga es la que está generando la tensión que mide el polimetro.

[@biblioman09]

Hola, te equivocas en parte no en todo, la fuerza que comentas es la fuerza de Lorentz y efectivamente es la consecuencia a nivel de cargas puntuales de la tensión que se genera pero esa ley complementa a la de faraday si se utiliza la versión integral de la ley de faraday podemos llegar a los mismos resultados que utilizando la ley de Lorentz además ocurre otro fenómeno, cuando las cargas eléctricas se separan se genera un campo eléctrico entre ellas que por la ley de Lenz se opone a la fuerza magnetizante que separa las cargas portadoras de carga eso ocurre al poco tiempo de empezar a girar el disco, utilizando la ecuación del campo eléctrico también llegaremos al mismo resultado. Explicaré todo el proceso del calculo en una segunda parte. En cuanto a tú afirmación de que "creo que un chaval que esté en bachiller científico podría explicarlo" también es una verdad a medias, efectivamente un alumno de bachiller de la rama de ciencias tiene conocimientos de cálculo vectorial y cálculo diferencial e integral por lo que puede llegar a esa conclusión. Pero la realidad es que todavía genera mucha confusión te pongo como ejemplo la wikipedia que todavía a día de hoy no se ha dado por cerrada la discusión al respecto: en.wikipedia.org/wiki/Talk:Faraday_paradox Pero hay otro estudio de una Universidad que me llamó la atención lo comentaré en el próximo vídeo. Un saludo y gracias por comentar.

[@MegaKarlux]

@@biblioman09 Esperaré al siguiente video. Pero así de entrada, sí, es cierto que al generarse esa separación de cargas se genera un campo electrico que genera una fuerza que se oponga, pero el campo eléctrico que se genera viene limitado por la cantidad de carga que se pueda acumular, mientras que la fuerza de Lorentz vendrá limitada por la velocidad. Si el disco gira a una velocidad tal que la fuerza generada por la velocidad es mayor que la fuerza generada por el campo eléctrico generado, las cargas se mantendrían separadas. Ésto se podría comprobar haciendo girar al disco a muy baja velocidad, o usando un mayor disco de cobre que pueda almacenar una mayor carga. En el disco con mayor carga, la velocidad a partir de la cual se genere esa tensión debería ser mayor.

[@biblioman09]

Si, sino se mantuvieran las cargas separadas no habría diferencia de potencial en el voltimetro si aumento la velocidad del disco aumenta la tensión como se ve claramente en el video y por tanto el campo eléctrico hasta que ambas fuerzas se vuelven a equilibrar por eso se puede calcular la tensión generada por medio de la formula del campo eléctrico. Ambas cosas se limitan mutuamente en el caso hipotético de una velocidad tan alta del disco que desplazará el electrón de valencia de todos los átomos del cobre a un extremo del disco el campo eléctrico también se limitaría, costaría mucho seguir aumentando el campo eléctrico ya que habría que romper los enlaces internos de la capas mas internas del átomo de cobre, la fuerza de Lorentz también depende de la carga del electrón y el número de ellas disponibles en realidad lo que se hace es integrar (sumar) el campo eléctrico a lo largo del circuito de la escobilla del eje con la escobilla del borde que coincide con el radio del disco. El efecto de girar el disco a poca velocidad se ve en el vídeo lo único que pasa es que tenemos menos tensión en el voltimetro y el campo eléctrico necesario para compensar el campo magnético deslizante es menor no hay nada relevante en ese experimento. En el ejemplo del vídeo en realidad la limitación viene por las vibraciones que se generan en el motor-disco porque tuve que hacer los agujeros a mano y no está completamente centrado..:) Salu2

[@xfran70]

Pues creo que algo se me está escapando porque yo sigo viendo una contradicción. Que el iman gire y el disco esté quieto produce un efecto diferente a que el disco gire y el iman esté quieto, y sigo sin ver la causa. No me cuadra

[@adriancitho1909]

Qué no te cuadra? El da igual que el imán gire o no porque sus polos siguen siendo los mismos mientras gire sobre su eje X.

[@biblioman09]

Efectivamente esa es la clave para entender el generador homopolar, el hecho de que el imán gire físicamente sobre su eje axial no afecta al campo en el espacio alrededor del imán. Para un observador estacionario en el disco, el campo magnético parecerá estático, porque el campo magnético producido por un imán permanente que gira alrededor de su propio eje no varía en magnitud ni en dirección. La ley de Faraday establece que debe de haber una variación en el flujo magnético para que haya f.e.m inducida (e=-dΦ/dt) cuando el disco de cobre está parado y el imán de neodimio está girando en su eje axial = a que el disco esté parado y el imán también por tanto la fem inducida es 0 y la ley de Faraday se cumple y no existe ninguna paradoja.

[@xfran70]

@@adriancitho1909 Exactamente. Esa parte no genera ninguna duda. Pero entonces , porqué hace diferencia cuando el disco gira y el imán permanece en reposo? En principio el desplazamiento del disco con respecto al campo es comparable al movimiento del campo con respecto al disco .... sigo sin ver que es diferente en un caso y el otro

[@MegaKarlux]

En este caso la tensión no se genera por la ley de faraday. Esa tensión es generada por otro efecto, que es el movimiento de carga a través de un campo magnético. Cuando el disco de cobre se mueve, sus e- libres (que son los que hacen que el cobre conduzca la corriente) se están moviendo dentro de un campo magnético. Esto hace que esas cargas experimenten una fuerza perpendicular al campo magnético y perpendicular al movimiento, por lo que esos e- se van a mover bien hacia el centro del disco o bien hacia el exterior del disco, y por eso se genera la diferencia de tensión que recoge el polimetro. Y sólo sucede cuando el disco de cobre gira, porque es cuando esas cargas libres se están moviendo. Cuando gira el imán, las cargas libres están en reposo, y no experimentan dicha fuerza.

[@MegaKarlux]

De hecho es el mismo efecto que usaban las televisiones antiguamente, las de rayos catódicos. Se disparaban e- y pasaban a través de un campo magnético, y controlando ese campo magnético se hacía que el e- se desviase e impactase en cada uno de los píxeles de fósforo haciendo que éste emitiese luz, generando la imágen

[@juliojaciuk5191]

EXELENTEE..!!

[@biblioman09]

Gracias, espero que te haya gustado la segunda parte. Salu2