Datos del examen
2
2,5 puntosBloque BCampo electromagnético
Una estación meteorológica instalada en una zona de montañosa aislada de la red eléctrica alimenta sus sensores con un microgenerador electromagnético. El dispositivo consiste en una espira circular plana de radio , montada sobre un eje de giro dentro de un campo magnético uniforme.
Durante las pruebas de laboratorio, el equipo de ingeniería ensaya el prototipo en dos configuraciones:
• Configuración I (caracterización): La espira permanece fija, inicialmente situada en el plano . Un electroimán genera un campo magnético dirigido en el sentido positivo del eje , cuyo módulo varía con el tiempo según ( en teslas, en segundos).
• Configuración II (modo generador): El campo magnético, de módulo constante , está creado por imanes permanentes y dirigido en el sentido positivo del eje . La espira gira alrededor del eje con velocidad angular constante , partiendo del plano en el instante .
a0,5 pts
Para diseñar el sistema de detección de la señal eléctrica del generador, los ingenieros necesitan conocer los fundamentos de la inducción electromagnética.0,5 pts
10,25 pts
Expresa matemáticamente el flujo del campo magnético a través de una superficie plana inmersa en un campo uniforme. Escribe su expresión matemática e indica el significado de cada magnitud.0,25 pts
20,25 pts
Enuncia la ley de Faraday-Lenz de la inducción electromagnética y explica el significado físico del signo negativo en la expresión de la fuerza electromotriz inducida.0,25 pts
b1 pt
Configuración I, Caracterización - electroimán variable1 pt
10,25 pts
Justifica que, cuando el dispositivo está en esta configuración, el ángulo entre y el vector unitario normal a la espira, , es constante, e indica su valor. Escribe la expresión del flujo magnético a través de la espira en función del tiempo.0,25 pts
20,25 pts
Deduce, aplicando la ley de Faraday, la expresión de la fuerza electromotriz inducida en la espira en función del tiempo.0,25 pts
30,5 pts
Calcula el valor numérico de la fem inducida en el instante . Expresa los resultados en notación científica con dos decimales e indica sus unidades.0,5 pts
c1 pt
Configuración II - modo generador1 pt
10,5 pts
Escribe la expresión del flujo magnético a través de la espira en función del tiempo y, a partir de ella, deduce la expresión de la fem inducida. Calcula el valor de la fem en el instante .0,5 pts
20,5 pts
Las especificaciones técnicas del sensor meteorológico exigen que el generador proporcione una fem máxima de al menos . Indica si el prototipo actual cumple este requisito.0,5 pts
