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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO
DPTO. DE PREPARATORIA AGRÍCOLA
ÁREA DE FÍSICA
MAGNETISMO
TEORÍA
Defina los siguientes conceptos:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Campo Magnético.
10. Materiales
diamagnéticos,
Líneas de Campo Magnético.
paramagnéticos
y
Imán.
ferromagnéticos.
Polos Magnéticos.
11. Momento magnético.
Magnitud de la fuerza sobre una
12. Flujo magnético.
carga.
13. Líneas de flujo magnético.
Campo Magnético en un punto.
14. Fuerza Electromotriz inducida.
Fuerza sobre una corriente en un
15. Ley de Faraday para la Fuerza
campo magnético.
Electromotriz inducida.
Momento de Torsión sobre una
16. Ley de Lenz.
bobina plana.
17. Fuerza
Electromotriz
por
Dirección del campo magnético
movimiento.
producido por una corriente.
18. Generadores Eléctricos.
19. Motores Eléctricos.
PREGUNTAS
1. ¿Cómo podemos inducir a un trozo de hierro a convertirse en un imán?
2. ¿Qué forma tiene el campo magnético que se produce alrededor de un alambre
que transporta corriente?
3. Si formas una espira con un alambre que transporta corriente, ¿por qué es más
intenso el campo magnético en el interior de la espira?
4. ¿Qué tiene que hacer una partícula cargada para experimentar una fuerza
magnética?
5. ¿En relación con un campo eléctrico y un campo magnético ¿en qué difieren la
dirección de la fuerza magnética que se aplica a una partícula cargada y la
dirección de una fuerza eléctrica?
6. ¿Para qué sirve un galvanómetro?
7. ¿Qué tipo de campo de fuerza rodea a una carga eléctrica en reposo? ¿Y a una
carga eléctrica en movimiento?
8. ¿Por qué podemos hacer que el hierro se comporte como un imán, más no la
madera?
9. ¿Por qué aumenta la intensidad del campo magnético en el interior de una bobina
que transporta corriente si le introducimos un trozo de hierro?
10. ¿Qué descubrieron Michael Farday y Joseph Henry?
11. ¿Cómo podemos inducir voltaje en un conductor con la sola ayuda de un imán?
12. Si introducimos un imán en una bobina de alambre aparece en la bobina un voltaje
inducido. ¿Qué efecto tiene introducir un imán en una bobina con un número
mayor de vueltas?
13. ¿Qué es un generador y en qué difiere de un motor?
14. ¿Qué es lo que transforma realmente un generador: el voltaje, la corriente o la
energía?
15. ¿Por qué es ventajoso usar voltajes elevados para transmitir la energía eléctrica a
largas distancias?
16. ¿Qué efecto tiene la frecuencia de un campo magnético oscilante sobre la
cantidad de corriente que se genera por inducción en una espira de alambre?
17. ¿A qué se debe que un transformador requiera voltaje alterno?
18. ¿Puede un transformador eficiente incrementar la energía?
19. Algunas bicicletas están equipadas con generadores eléctricos que giran con las
ruedas de la bicicleta. Dichos generadores suministran energía al faro de la
bicicleta. ¿Llegará más lejos sin pedalear el ciclista si la lámpara conectada al
generador está apagada?
20. La bobina de un automóvil requiere de corriente alterna para que funcione. ¿Cómo
funciona la bobina si es corriente directa la que se genera en un automóvil?
PROBLEMAS
1. Un ión (q=+2e) entra en un campo magnético de 1.2 Wb/m2 a una velocidad de 2.5
x 105 m/s perpendicularmente al campo. Determínese la fuerza sobre el ión.
Sol. 9.6 x 10 –14 N
2. Calcúlese la velocidad de cierto ión que no sufre ninguna deflexión al pasar por los
campos E y B perpendiculares donde E = 7.7 kV/m y B = 0.14 T.
Sol. 55 km/s
3. Un electrón se acelera desde el reposo a través de un diferencia de potencial de
3750 V. Después entra a una región donde B = 4 x 10-3 T perpendicular a su
velocidad. Calcúlese el radio de la trayectoria que seguirá. Masa del electrón:
9.1*10-31 Kg.
Sol. 5.05 cm.
4. Una bobina rectangular de 25 vueltas está suspendida en un campo magnético de
0.2 Wb/m2. El plano de ésta es paralelo a la dirección del campo. Las dimensiones
de la bobina son: 15 cm perpendicular a las líneas de campo y 12 cm. paralelas a
ellas. Cuál es la corriente en la bobina si la torca sobre ella es de 5.4 N.m.
Sol. 60 A.
5. Calcular la densidad de flujo en el aire en un punto a 6 cm. de un alambre recto y
largo que lleva una corriente de 9 A.
Sol. 30 T.
6. Una bobina plana con devanado cerrado y con 25 espiras de alambre tiene un
diámetro de 10 cm. y lleva una corriente de 4 A. Determine el valor de B en su
centro.
Sol. 1.26 x 10-3 Wb/m2.
7. Un solenoide con núcleo de aire de 50 cm. de longitud cuenta con 4000 espiras
enrolladas en él. Calcule B en su interior cuando existe una corriente de 0.25 A en
las espiras.
Sol. 2.5 mT.
8. Un toroide con núcleo de aire y devanado uniforme tiene 750 espiras. El radio del
círculo que pasa por el centro del devanado es de 5 cm. ¿Qué corriente en las
espiras producirá un campo de 1.8 mT en el círculo central.
Sol. 0.6 A.
9. Un electromagneto está formado por un solenoide de 5.0 cm. de longitud y 200
espiras devanado sobre un núcleo de hierro dulce que intensifica el campo 130
veces. Encontrar B dentro del hierro cuando la corriente en el solenoide es de 0.30
A.
Sol. 0.196 T.
10. Un flujo de 9 x 10-4 Wb se produce en el núcleo de hierro de un solenoide. Cuando
el núcleo se quita, un flujo en el aire de 5 x 10-7 Wb se produce en el mismo
solenoide por la misma corriente. ¿Cuál es la permeabilidad relativa del hierro?
Sol. 1800.
11. Un solenoide de 60 cm. de longitud tiene 5000 vueltas y está enrollado en una
barra de hierro de 0.75 cm. de radio. Encuéntrese el flujo a través del solenoide
cuando pasa una corriente de 3 A. La permeabilidad relativa del hierro es de 300.
Sol. 1.67 m Wb.
12. El flujo a través del solenoide del problema anterior se reduce a un valor de 1 m
Wb en un tiempo de 0.05 s. Determine la FEM inducida en el solenoide.
Sol. 67 V.
13. Una bobina plana con radio de 8 mm tiene 50 vueltas de alambre. Se coloca en un
campo magnético de 0.30 T, de tal manera que pase a través de ella el máximo
flujo. Se hace girar en una posición tal que no exista flujo a través de ella en 0.02
s. Encuentre la FEM promedio inducida entre las terminales de la bobina.
Sol. 0.15 V.
14. Determine los efectos sobre la FEM inducida de un generador si el flujo en cada
polo y la rapidez de la armadura se duplica.
Sol. Se duplica en ambos casos.
15. Un generador en derivación de 75 kW y 230 V tiene una FEM generadora de 243.5
V. Si la corriente de campo está especificada a 12.5 A, ¿cuál es la resistencia de
la armadura?
Sol. 0.04 Ω.
16. Un motor en derivación se halla conectado a una línea de 110 V. Cuando la
armadura genera una contra FEM de 104 V, la corriente en la armadura es de 15
A. Calcule la resistencia en la armadura.
Sol. 0.4.
Elaboró: Dr. Guillermo Becerra Córdova.