¿Por qué hay un CEM inducido en un anillo de plástico?

Question

Si tiramos de un anillo de plástico a través de la frontera de un campo magnético, ¿por qué se forma una emf? Si se tratara de un anillo de metal, lo entendería perfectamente porque los electrones se mueven libremente en un metal, lo que permite que se junten y formen lados cargados. Sin embargo, el plástico es un aislante, así que ¿cómo puede tener sus cargas en movimiento? Incluso se menciona en las respuestas que debido a la naturaleza aislante del plástico no fluye la corriente, pero entonces ¿cómo se separan las cargas en primer lugar?

Si sirve de ayuda, suelo pensar en la fuerza de Loretnz que actúa sobre las cargas para la inducción electromagnética.

Además, con esta emf inducida, ¿habría una diferencia en la magnitud de la emf entre el anillo de metal y el de plástico?

Answer 1

Una fuerza electromotriz no requiere un conductor, ni siquiera requiere materia . El campo electromagnético es un local propiedad del vacío, regida por las ecuaciones de Maxwell. La relevante en este caso es

$$ \vec\nabla \times \vec E = -\frac\partial{\partial t}\vec B $$

Es decir, en cualquier punto del espacio En este caso, un cambio de magnitud o de dirección del campo magnético está inextricablemente asociado a un campo eléctrico con una curvatura distinta de cero. Debido a que el electromagnetismo obedece todas las simetrías de la relatividad especial, no importa si el punto de interés es estacionario y el campo allí está cambiando, o si el punto de interés se está moviendo a través de una región de campos magnéticos estáticos pero no uniformes.

Ahora bien, un "conductor" es algún material con la propiedad de tener "siempre" $\vec E=0$ en el interior. Como el campo magnético cambiante está asociado a $\vec E \neq 0$ entonces las cargas en el conductor donde $\partial\vec B/\partial t \neq 0$ debe moverse para producir $\vec E=0$ por superposición. Puedes pensar en ello como un movimiento debido a la fuerza de Lorentz si quieres. La fuerza de Lorentz,

$$ \vec F = q\left(\vec v\times\vec B + \vec E \right), $$

implica que una carga debe estar en movimiento para experimentar una fuerza de estático campo magnético. Sin embargo, un cambiando campo magnético produce una $\vec E$ y, por lo tanto, puede ejercer fuerza sobre las cargas estacionarias.

Answer 2

Las envolturas de los electrones de los átomos se distorsionan, es decir, se mueven una pequeña cantidad con respecto a los núcleos, de modo que se inducen dipolos eléctricos.