Camp magnètic i inducció electromagnètica
Forces sobre càrregues i corrents
La PAU combina el càlcul de forces magnètiques, camps creats per corrents i problemes d'inducció amb les lleis de Faraday i Lenz. Una càrrega q amb velocitat v dins un camp B pateix F = q v × B, de mòdul F = |q| v B sinθ; la força és perpendicular a v i no fa treball, de manera que només canvia la direcció del moviment. Si v ⊥ B, la trajectòria és circular amb radi r = mv/(|q|B) i període T = 2πm/(|q|B), independent de la velocitat. Un conductor rectilini de longitud L amb corrent I dins un camp B pateix F = I L × B, de mòdul I L B sinθ.
Camps creats per corrents
Un fil rectilini infinit crea B = μ₀I/(2πr), amb μ₀ = 4π·10⁻⁷ T·m/A; les línies de camp són circumferències al voltant del fil, amb sentit donat per la regla de la mà dreta. Un solenoide de N espires i longitud L crea a l'interior B = μ₀NI/L.
Inducció electromagnètica
El flux magnètic és Φ = B·S·cosθ, amb θ l'angle entre B i la normal a la superfície. La f.e.m. induïda és ε = −N dΦ/dt, i el corrent induït té un sentit que s'oposa a la variació de flux (llei de Lenz). Si un conductor de longitud L es mou amb velocitat v perpendicular a B, ε = B L v.
Exemple resolt
Una espira quadrada de 0,20 m de costat i R = 0,50 Ω entra perpendicularment en un camp B = 0,40 T a v = 2,0 m/s. Mentre hi entra, ε = B L v = 0,40·0,20·2,0 = 0,16 V i I = ε/R = 0,32 A. El flux cap endins augmenta, així que el corrent induït genera un camp cap enfora: sentit antihorari vist des del costat per on entra. Quan l'espira és completament dins el camp, Φ és constant i ε = 0.
Errors que costen punts
Usar sinθ en lloc de cosθ al flux; oblidar el factor N; invertir el sentit de Lenz; calcular un corrent induït quan el flux és constant; i pensar que la força magnètica sobre una càrrega pot augmentar-ne l'energia cinètica.