Download 6 º 2 0 0 9 CAMPO MAGNÉTICO v a) v b) v c) d) v B v Problema 6

I . A . V . A
PROBLEMAS
G U Í A
P A R A
6 º 2 0 0 9
E L
C U R S O
D E
F Í S I C A
CAMPO MAGNÉTICO
1) En la figura se esquematizan
cuatro situaciones diferentes, una
partícula
con
carga
eléctrica
ingresando en una región de campo
magnético uniforme. Indica dirección y
sentido de la fuerza magnética que se
aplica en cada caso.
a)

B

v

B
b)
c)

v

B
d)

v

v

B
Problema 1
2) Un electrón con Ecinética=5,0e V,
-
entra perpendicularmente en un uniforme de valor 9,0x10-4T. Calcule;
a) La fuerza que actúa sobre el electrón.
b) El radio de la trayectoria que describe
c) ¿Cuántas revoluciones completa el electrón en 2,0s?
3) Un electrón de Ecinética=25e-V, se mueve en una órbita circular en una región de uniforme, de valor 0,20T.
Calcule:
a) a fuerza que actúa sobre él.
b) El radio de la órbita.
c) La frecuencia y el período de giro.
d) El trabajo realizado sobre el electrón por el campo magnético.
4) En un campo magnético uniforme de valor 0,30T unos protones siguen una trayectoria
circular de 20cm de radio. Determine la velocidad de los protones.
5) Un electrón tiene en A una velocidad vA = 107 m/s. Determine el
vector campo magnético que obligará al electrón a seguir la
Problema 5
trayectoria AB.
6) Una carga eléctrica entra en una zona donde existe un
campo magnético uniforme B como se indica. Determine el
valor y el signo de q. Represente la fuerza magnética que actúa
Problema 6
sobre q en el punto A y en el punto C. Datos: B= 8.1 T, m=
1.3x10- 26kg , OA = OC = 2.0cm, vA= vB = 4.0x106m/s
7) Un protón, de Ecinética=2,1x10-18J, entra por el punto P en una región donde existe
un campo magnético uniforme. Determine las características de dicho campo para
que el protón abandone la región por:
a) El punto M.
b) El punto N.
A

B?

v
25 mm
O
P

B?

v
O
N
M
Problema 7
8) Un protón ingresa por el punto A con una velocidad de 3,0x105 m/s, en una región
donde hay un campo magnético uniforme. Determine:
a) Todas las características del para que el protón salga por el punto C.
b) Cuanto demora en llegar al punto C.
25 mm
9) Un protón y un electrón moviéndose a la misma velocidad
C
Problema 8
penetran en un
uniforme. Indique hacia dónde se desvían y
determine la relación entre los radios de sus trayectorias.

B

v
M


v

B

v
Problema 9
10) Un protón penetra, con velocidad perpendicular a un campo B
uniforme, por el punto M, realizando una trayectoria semicircular en el mismo y saliendo
por un punto N (B = 1,0x103 T; v = 1,0x103 m/s). Determine:
a) La distancia MN (ubicar N)
b) El V del protón en la trayectoria MN (justifique).
Problema 10
Equipo de Profesores de Física del Liceo Nº 35
1
Curso de Física de 6º año (N) 2009 - Repartido de problemas - Campo Magnético
11)
Un protón y un electrón entran por A a un campo magnético uniforme B con velocidad v. Datos:
B= 0.010T, v=2.0x105 m/s.
a) Dibuje las trayectorias de ambos.
b) ¿Cuál de los dos permanece más tiempo en el campo? Justifique.
12)
Tres partículas de igual masa m= 6.0x10-20kg y de igual velocidad v =
Problema 11
2.0x105m/s ingresan por el punto P a un campo magnético uniforme 0.50T. Las
trayectorias seguidas por las partículas son las que se indican en la figura. Determine valor y signo de la
carga eléctrica de cada partícula.
Problema 13
13) Dos partículas de igual carga q y masas m1 y m2
ingresan con velocidad v por el punto A a una zona donde
existe un campo magnético uniforme B. El campo las desvía y
realizan las trayectorias indicadas permaneciendo cierto
tiempo en la zona y saliendo m1 por B y m2 por C.
Problema 12
a) Determine la relación entre las masas.
b) Determine la relación entre los tiempos que permanecen cada
una en el campo B.
c) Calcule el trabajo realizado por el campo en ese proceso.
14)
Un protón ingresa en una zona de campo magnético uniforme B=0,50T con
v=6.0x105m/s y describe la trayectoria indicada.
a) ¿Por cuál de los puntos P o Q, ingresa el protón al campo B.?
b) ¿Cuánto tiempo permanecerá el protón dentro del campo B.?
Problema 14
-19
15) Unos iones con carga q = 1.6 X10 C que se han acelerado por
una diferencia de potencial de 800V describen una trayectoria circular de 16 cm de radio en
un campo magnético de 0.20 T.

a) Calcule la masa de los iones.

BII  ?
ve
b) Represente la fuerza magnética en A.
Problema 15
r1
16) En cada una de las regiones, I y II hay un uniforme, en la región I,vale 5,0x10-4T.
Un electrón describe las trayectorias dibujadas al ingresar en cada región.
a) Represente el en cada región.
b) Halle el módulo de la velocidad del electrón y el valor del campo magnético en la región II.

ve

BI
r2
I
Por el conductor ABCD de la figura circula una corriente de 0,6 A. El campo magnético tiene
una valor de 3,0x10-2T. Determine la fuerza que se ejerce sobre el conductor. (BC = AB = CD =

40 cm).
II
Problema 16
B
i
B
C
i
A
i
D
Problema 18
17) Halle la fuerza magnética sobre el conductor ABC siendo: i =
3,0 A, B = 0,020 T, AB = BC = AC = 0,10 m.
18) Encontre una expresión para la fuerza de interacción entre
dos conductores rectilíneos infinitamente largos que transportan
corrientes i1 e i2:
a) En el mismo sentido.
b) En sentidos opuestos.
Equipo de Profesores de Física del Liceo Nº 35 NOC
B
i

B
i
A
C
Problema 17
2
Curso de Física de 6º año (N) 2009 - Repartido de problemas
k

B
k
L
Problema 19
-
19) El alambre recto de la figura de masa 60 g y longitud 10 cm cuelga de dos
resortes de k=20N/cm. El dispositivo está colocado en un campo magnético B=2,0T,
según figura.
a) ¿Cuál debe ser la magnitud y sentido de la corriente en el alambre para que
los resortes estén sin tensión?
b) Si se invierte el sentido de i: ¿Cuál será el estiramiento de los resortes?
20) Un alambre de L=20cm y masa 5,0g, por el cual circula una corriente
i=5,0A, cuelga de dos hilos como lo indica la figura. Determine el campo tal
que el sistema quede en equilibrio, con los hilos formando 30º con la vertical.
N
M

B?

E
P
Problema 21
Campo Magnético
i  5 ,0 A
i  5 ,0 A

B

21) Una partícula de masa 5,0x10-18 kg y
B
carga 4,0nC, se mueve a lo largo de MN,
Problema 20
acelerada por un campo eléctrico uniforme de
módulo 5,0x104N/C. Al llegar al punto N, deja de
actuar el campo eléctrico y la partícula ingresa en una región de campo magnético
uniforme, perpendicular al plano del dibujo (MN=40cm; NP=100 cm; vM=0m/s):
a) ¿Por qué la trayectoria MN es recta y la NP es circular?
b) Determine y represente el campo magnético.
22) Un selector de velocidad tiene un campo magnético de 0,10T perpendicular a un campo eléctrico de
2,0x105V/m.
a) Realiza un esquema y explica el funcionamiento del dispositivo.
b) Determina la velocidad que debe tener una partícula cargada para pasar a través de dicho selector sin
desviarse.
23) Un determinado ciclotrón tiene un campo magnético de 2,0T y está proyectado para acelerar protones
hasta 20Me-V.
a) Calcula la frecuencia del ciclotrón
b) Calcula el radio mínimo del imán para obtener una energía de salida de 20Me -V.
c) Si se aplica un potencial alternativo a las “des” con un valor máximo de 50000V, ¿cuántas vueltas orbitales
deberán realizar los protones antes de salir con la energía de 20Me-V?
24) Un electrón se mueve en línea recta con velocidad v constante paralela a dos
placas cargadas, en una región donde existe un campo magnético uniforme B sin
desviarse. Determine la diferencia de potencial entre las placas indicando cuál está a
mayor potencial. (Datos: v=4.0 X105 m/s, d=4.0cm, B=0.050T).
Problema 24

Conductor
Problema 25
25) Un electrón se mueve con velocidad constante
cuyo módulo es v=2.5x105m/s, entre una placa infinita uniformemente cargada con  =
- 8.85x10 – 12 C/m2 , y un conductor muy largo, según figura.
Determine la intensidad de la corriente eléctrica que circula por el
conductor.
26) En el instante en que un protón pasa por el punto A con velocidad v, actúa sobre él
una fuerza F, como muestra la figura. La fuerza es ejercida por el campo magnético creado
por el conductor rectilíneo y muy largo. Determina el valor y el sentido de la corriente que
circula por el conductor. ( v =5.0X 104 m/s , F=3.2X10-19 N, d=4.0cm).
Equipo de Profesores de Física del Liceo Nº 35 NOC
Problema 26
3
Curso de Física de 6º año (N) 2009 - Repartido de problemas
-
Campo Magnético
27) Determina la fuerza neta sobre el electrón que al pasar por el punto P se mueve
con velocidad v, debida al campo magnético de las corrientes paralelas que se indican.
(Datos: I1=20A, I2=10A, a=4.0cm, v=6.0X105m/s).
28) Tres alambres muy largos y paralelos se disponen como
muestra la figura. Conducen corrientes iguales de 25 A.
Determine el campo magnético total en M, punto medio entre A
Problema 27
y B. (d = 10 cm).
29) Los electrones en el haz de un tubo de televisión tienen una energía cinética de
Problema 28
12,0ke-V. El tubo está orientado de modo que los electrones se mueven horizontalmente
desde el sur magnético hacia el norte magnético. La componente vertical del campo magnético de la Tierra apunta
hacia abajo y tiene una magnitud de 55,0 T.
a) ¿En qué dirección se desviará el haz?
b) ¿Cuál es la aceleración de un electrón debida al campo magnético?
c) ¿Cuánto se desviará el haz al recorrer 20,0 cm dentro del tubo de televisión?
30) Un conductor recto produce, en los puntos M y N, un campo magnético cuyos
módulos son BM=2x10-5T y BN=1x10-5T, de direcciones y sentidos indicados en la figura:
a) Indique, justificando, dónde se encuentra el conductor que produce este campo, cómo
está orientado y cuál es el sentido de la corriente que lo recorre.
b) Calcule la intensidad de la corriente que lo recorre.
31) En la figura se representan dos regiones de campos sólo magnéticos,
independientes y diferentes entre sí. Un objeto de carga eléctrica q = –2,0 x 10-10 C y
masa 5,0 x 10-15 kg describe, en la región I, un cuarto de circunferencia de radio 30
cm demorando 5,5 X 10-5 s. En la región II describe, una trayectoria rectilínea.
a) Determine el módulo dirección y sentido del campo magnético en la región I.
b) ¿Qué diferencias podría tener el campo magnético en la región II respecto al de la
región I?
c) Calcule la energía cinética al ingresar a la región I y al salir de la II.
N
18,2 mm
O
18,2 mm
P
M
Problema32
M
Problema 30
N
I
II
Problema 31
32) Un electrón describe la trayectoria indicada MN – NO – OP. En cada tramo se
sabe que actúa un solo campo y se conoce el módulo de la velocidad en M y en P, vM =
3,2 x106 m/s y vP = 0.
a) Identifique y representa en cada tramo de trayectoria el campo que la determina.
b) Determine el valor de dichos campos.
33) La figura representa la trayectoria (línea punteada) de un haz de electrones que
ingresa, con velocidad de módulo 1,25x105m/s, a una región del espacio en donde existen
campos eléctrico y magnético simultáneos y uniformes,. El campo eléctrico, de módulo
125N/C, está representado en dirección y sentido.
a) Determine y representa el campo magnético en dicha región, para que el haz siga la
trayectoria indicada.
b) ¿Qué le ocurre al haz si en el momento de ingresar a dicha
región se anula el campo eléctrico?
Problema 34
5,0 cm
Problema 33
34) En la zona entre los planos cargados existe un campo magnético entrante. Por la
línea punteada se lanza una partícula cargada con MRU. Determine el sentido del
movimiento y el módulo de la velocidad. (  = 3,5x10-8 C/m2 y B = 5,0x10-2 T).
Equipo de Profesores de Física del Liceo Nº 35 NOC
4