Page 638 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

31.4. El flujo magnético que enlaza a una espira de alam­ 31.14. La armadura de un generador de ca simple tiene 100
bre cambia de 5 a 2 mWb en 0.1 s. ¿Cuál es el valor espiras de alambre, cada una con un radio de 5.00 cm.
promedio de la fem inducida? La armadura gira en un campo magnético constante
31.5. Una bobina de 120 espiras tiene 90 mm de diámetro de 0.06 T. ¿Cuál debe ser la frecuencia de rotación en
y su plano está en posición perpendicular a un cam­ ípm para generar un voltaje máximo de 2.00 V?
po magnético de 60 mT generado por un electro­ 31.15. Una bobina circular tiene 70 espiras cada una con
imán cercano. Cuando la corriente del electroimán 50 mm de diámetro. Suponga que la bobina gira en
se interrumpe y el campo desaparece, una fem de 6 torno de un eje perpendicular a un campo magnético
V es inducida en la bobina. ¿Cuánto tiempo tarda el de 0.8 T. ¿Cuántas revoluciones por segundo debe
campo en desaparecer? Resp. 7.63 ms describir la bobina para generar una fem máxima de
31.6. Una bobina de 56 espiras tiene un área de 0.3 m2. Su 110 V? Resp. 159.5 rev/s
plano es perpendicular a un campo magnético de 7 *31.16. La armadura de un generador de ca tiene 800 vuel­
mT. Si ese campo cae a cero en 6 ms, ¿cuál es la fem tas, cada una con un área de 0.25 m2. La bobina gira
inducida? constantemente a 600 rpm en un campo de 3 mT.
31.7. Un alambre de 0.15 m de longitud se desplaza a una ¿Cuál es la fem máxima inducida? ¿Cuál es la fem
velocidad constante de 4 m/s en una dirección que instantánea 0.43 s después que la bobina pasa por
forma un ángulo de 36° con un campo magnético de una posición de cero fem?
0.4 T. El eje del alambre es perpendicular a las lí­ *31.17. Un resistor de 300 íl está conectado en serie con
neas de flujo magnético. ¿Cuál es la fem inducida? un generador de ca cuya resistencia interna es in­
Resp. 0.141 V significante. La armadura del generador tiene 200
31.8. Un alambre de 0.2 m se mueve en un ángulo de 28° vueltas de alambre de 30 cm de diámetro y gira a
con respecto a un campo magnético de 8 mT. El 300 rpm en un campo constante de 5 mT. ¿Cuál es
alambre está tendido en dirección perpendicular al la corriente instantánea a través del resistor 0.377 s
flujo. ¿Qué velocidad v se requiere para inducir una después de que la bobina pasa por una posición de
fem de 60 mV? cero fem? Resp. 4.90 mA

Sección 31.4 Generador de ca y
Sección 31.6 Fuerza contraelectromotriz en un motor
Sección 31.5 Generador de cd
31.9. El campo magnético formado por el hueco lleno de 31.18. Un motor cd de 120 V usa una comente de 3.00 A
aire que hay entre los polos magnéticos y la armadu­ al funcionar y tiene una resistencia de 8.00 íl. ¿Cuál
ra de un generador eléctrico tiene una densidad de es la fuerza contraelectromotriz durante la opera­
flujo de 0.7 T. La longitud de los alambres de la ción del motor y cuál es la corriente de arranque?
armadura es 0.5 m. ¿Con cuánta rapidez deben mo­ 31.19. La bobina de la armadura del motor de arranque de
verse esos alambres para generar una fem máxima un automóvil tiene 0.05 íl de resistencia. El motor es
de 1.00 V en cada alambre de la armadura? activado por una batería de 12 V y la fuerza contrae­
Resp. 2.86 m/s lectromotriz a la rapidez de operación es de 6.00 V.
31.10. Una sola espira de alambre tiene un diámetro de 60 ¿Cuál es la comente de arranque? ¿Cuál es la corrien­
mm y describe 200 rpm en un campo magnético cons­ te a la máxima rapidez? Resp. 240 A, 120 A
tante de 4 mT. ¿Cuál es la fem máxima generada? 31.20. Un motor cd de 220 V consume una corriente de 10
31.11. La armadura de un generador simple tiene 300 espiras A al funcionar y tiene una resistencia de armadu­
de 20 cm de diámetro, en un campo magnético cons­ ra de 0.4 íl. ¿Cuál es la fuerza contraelectromotriz
tante de 6 mT. ¿Cuál debe ser la frecuencia de rota­ cuando el motor funciona y cuál es la corriente de
ción, en revoluciones por segundo, para inducir una arranque?
fem máxima de 7.00 V? Resp. 19.7 rev/s *31.21. Un motor de cd devanado en serie de 120 V tiene una
31.12. La armadura de un generador de ca está formada resistencia de campo de 90 íl y su resistencia de arma­
por 500 vueltas, cada una con un área de 60 cm2. dura es de 10 íl. Cuando el motor funciona a la máxi­
La armadura gira con una frecuencia de 3600 rpm ma rapidez, genera una fuerza contraelectromotriz de
en un campo magnético uniforme de 2 mT. ¿Cuál 80 V. ¿Cuál es la resistencia total del motor? ¿Cuál
es la frecuencia de la fem alterna? ¿Cuál es el valor es la comente de arranque? ¿Cuál es la comente de
máximo de la fem generada? operación? Resp. 100 íl, 1.20 A, 0.400 A
31.13. En el problema 31.12, ¿cuál es el valor de la fem ins­ *31.22. La eficiencia del motor del problema 31.21 es la re­
tantánea en el momento en que el plano de la bobina lación entre la potencia de salida y la potencia de
forma un ángulo de 60° con el flujo magnético? entrada. Calcule la eficiencia a partir de los datos
Resp. 1.13 V conocidos.

Capítulo 31 Resumen y repaso 619