PROBLEMAS DE CAMPO MAGNÉTICO 1.

PROBLEMAS DE CAMPO MAGNÉTICO
1.- Un electrón que se mueve a través de un tubo de rayos catódicos a 107 m/s, penetra
perpendicularmente en un campo B uniforme de 10-3 T que actúa sobre una zona de 4 cm a lo
largo del tubo. Calcula:
a) La desviación que ha sufrido el electrón respecto de su trayectoria. S. 0,016 m
b) La diferencia de potencial que hay que establecer entre dos placas conductoras, planas y
paralelas, para que el efecto del campo electrostático contrarreste los efectos del campo
magnético sobre el electrón. Indica cómo deben situarse las placas y la polaridad de cada
una. S. ∆V= 104 V por cada m de separación entre las placas
Datos: e = 1,60.10-19 C
me = 9,11.10-31 kg
2.- Disponemos de un hilo conductor de 0,3 m de longitud y 20 g de masa.
Determina la intensidad de la corriente que debe circular por él y la forma de colocarlo en
un campo magnético de 1 T, que salga del papel, para que sea compensada la atracción
gravitatoria terrestre.
b) ¿Qué sucedería si una vez conseguido lo anterior se duplicase la longitud del hilo.
a)
3.- Por un conductor rectilíneo de gran longitud circula una corriente I = 2 A.
a)Dibuja las líneas del campo magnético creado por esta corriente. Si
en las proximidades del conductor situamos una brújula que puede
orientarse libremente en cualquier dirección, ¿cómo se orientará?
b)Situamos junto al conductor anterior una espira rectangular rígida
por la que circula una corriente I' = 1 A, tal y como se indica en la
figura. Calcula la fuerza (módulo y orientación) que actúa sobre cada
uno de los dos lados paralelos al conductor.
c)¿Qué fuerza neta actúa sobre toda la espira?
Dato: µo/4π = l0-7 m kg C-2
4.-Una barra de cobre de 0,1 Kg se apoya horizontalmente sobre dos carriles separados 0,2 m
y conduce una corriente de 20 A de un carril a otro. El coeficiente de rozamiento es 0,16.
¿Cuál es el campo magnético mínimo que haría deslizar la barra?
5.- Una bobina está formada por 100 espiras de alambre, cada una de 3 cm de radio. Por ella
circula una corriente de 2 A y está situada en el interior de un campo magnético de 0,01 T.
Determina el momento del par de fuerzas que actúa sobre la bobina en los siguientes casos:
o
a) Cuando el momento magnético de la bobina forme un ángulo de 0 con la dirección del
campo.
º
º
b) Cuando el ángulo sea de 60 y cuando sea de 90 .
6.-Una espira rectangular de dimensiones 5x10 cm recorrida por una intensidad de corriente
de 3A. Está unida rígidamente a una barra que
puede girar alrededor de un eje horizontal. En el
otro extremo de la barra se cuelga un platillo que
equilibra el peso de la espira. En estas condiciones
se crea un campo magnético B horizontal, en el
sentido y dirección de la figura, y hemos de añadir
una pesa de 3 g en el platillo para que la barra permanezca en equilibrio. Calcula el valor de
B.
7.- Se utiliza un espectrógrafo de masas
para determinar la masa de las
partículas cargadas producidas por una
fuente de iones. Cuando se las somete a
un potencial acelerador de 10 KV y el
campo magnético establecido en el
espectrógrafo es de 1,0 T, los iones
describen una trayectoria semicircular
de radio 5,0 cm. Calcula su carga
específica (q/m) y su masa, sabiendo
que su carga es q = 1,6.10-19 C.
8.- Una partícula de masa m, carga
positiva q y dotada de velocidad
horizontal v, penetra en una región del
espacio en donde hay un campo eléctrico E y un campo magnético B . Ambos campos son
mutuamente perpendiculares y a su vez perpendiculares
a la velocidad de la partícula. El campo magnético es
perpendicular al papel, dirigido hacia adentro y
representado en la figura por “x”, mientras que el
campo eléctrico es paralelo al papel y representado por
líneas rectas. Observamos que la partícula no
experimenta ninguna desviación.
a)Sin considerar efectos gravitatorios, calcula la expresión de la velocidad de la partícula.
b)En el experimento anterior determina la trayectoria de la partícula si únicamente existiera el
campo magnético, calculando todos los parámetros que puedas de dicha trayectoria.
9.- Sobre una mesa horizontal colocamos una pequeña brújula que se orienta según la
dirección N-S del campo magnético terrestre, que supondremos
aproximadamente horizontal. En paralelo a la brújula y a una distancia d
= 5 cm por encima de ella, situamos un cable conductor rectilineo.
a)Si hacemos circular corriente por el cable, la orientación de la brújula
cambia. ¿Por qué? Haz un esquema indicando la dirección del B terrestre,
la del creado por la corriente, y la orientación final de la brújula.
b)Observamos que para una corriente I = 5 A, la desviación de la brújula es
de 45o respecto a la dirección N-S. Sabiendo que µo/4π = l0-7 m kg C-2,determina la intensidad
del campo magnético Terrestre en el lugar donde se realiza la experiencia.
10.- En la región de la figura limitada por los planos Y=0 y Y=10
cm, existe un campo eléctrico E = - 1000 j V/m. En la región
existente entre el plano y el infinito existe un campo magnético
uniforme B = 10-4i T . Se abandona un electrón en el origen de
coordenadas sin velocidad inicial. Halla:
a) La velocidad del electrón en el punto P de coordenadas (0,Y,0)
b) Comprobar que el movimiento del electrón es periódico. ¿Cuál es el periodo?
11.- Por un cable de longitud indefinida situado horizontalmente, circula una corriente de
100A. Si, paralelamente a él y por encima, se coloca un alambre de densidad lineal 8 g/m por
el que circula una corriente de 20A, ¿a qué altura quedará suspendido este alambre por la
repulsión magnética?
12.- Por dos largos conductores rectilíneos y paralelos, separados una distancia L = 0,5 m,
circulan corrientes I1 = 2 A e I2 = 4 A en sentidos opuestos.
a)Calcula el campo magnético (módulo y orientación) en un punto
como el P1, equidistante de ambos conductores y situado en su
mismo plano.
b)Considera un punto, P2, donde el campo magnético total es nulo.
Razona por qué ha de estar situado a la izquierda de ambas
corrientes y en su mismo plano, como se indica en la figura. Calcula
la distancia, x, de P2 a I1 .
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Dato: µo/4π = l0 m kg C-2
13.- Una espira rectangular de 0,10 m x 0,25 m de lado está
orientada, como indica la figura, dentro de un campo
magnético uniforme de 0,010 T de intensidad, en la dirección y
sentido positivo del eje Y.
Si por la espira circula una corriente de intensidad 5,0 A,
calcula la fuerza que actúa sobre cada lado de la espira y el
momento del correspondiente par de fuerzas.
S.
FAC DO = 6,3. 10-3N ;; FCD OA = 5,0. 10-3N ;; M = 1,1. 10-3N
14.- Por dos conductores A y B rectilíneos e indefinidos, dispuestos paralelamente a una
distancia de 0,12 m, circulan corrientes iguales.
Si
dichos conductores se repelen con una fuerza de 6,0.10-8
N.m-1, determina:
a) El sentido de la corriente en los conductores y el valor de
la corriente. S. 0,19 A
b) La fuerza que ejercen, por unidad de longitud, sobre otro
conductor C, equidistante de ambos y en el mismo plano,
si circula por él una corriente de intensidad 0,20 A en el
mismo sentido que la de A. S. 2,5 . 10-7 Nm-1
15.- Dos hilos conductores rectilineos infinitamente largos y
paralelos C y C´ distan entre sí 40 cm. El hilo C está recorrido por
una intensidad de corriente I = 12 A, dirigida de abajo a arriba.
a) Determina el valor y el sentido de la corriente I´ que ha de
circular por el otro hilo C´ para que el campo magnético en el
punto P de la figura sea nulo. S. 4 A; de arriba abajo.
b) ¿ Cuál es el valor, en magnitud, dirección y sentido, del campo magnético en el punto Q ?
S. 1,07. 10-5T; ⊥ al papel hacia fuera.
c) determina el modulo, dirección y sentido de la fuerza por unidad de
longitud que aparece sobre cada conductor.
Dato: µο / 4π =10−7 Τ m / A
16.-Una espira rectangular de 10cm x 5cm se sitúa paralela a un conductor
rectilíneo de gran longitud a una distancia de 2 cm, como se indica en la
figura. Si la corriente que circula por el conductor es de 15 A, y la que
circula por la espira en el sentido indicado es de 10 A,¿cuál es la fuerza neta
que obra sobre la espira?. S. 1,07 . 10-4 N (de atracción)