Download Física 5º Física: EL CAMPO MAGNÉTICO PIENSA Y EXPLICA 1) Se

Física 5º Física:
1) Proyecto 10% Prevención de riesgos. Entrega 21-03-2011.
2) Taller 20%. Magnetismo. Fecha: 22-03-2011.
2) Evaluación de lapso: Mesa de Trabajo y Taller. 28 y 29-03 2011
EL CAMPO MAGNÉTICO
PIENSA Y EXPLICA
1) Se sabe que los chinos inventaron la brújula en el siglo XIII a.C. Explica brevemente cómo lo lograron.
2) ¿Cuál es la relación entre el comportamiento de los campos magnéticos y las partículas eléctricas?
3) ¿Puede un campo magnético uniforme modificar la rapidez de una partícula cargada?
4) ¿Por qué la mayoría de los cuerpos en la naturaleza no manifiestan propiedades magnéticas?
5) Si una partícula cargada se encuentra en reposo en un campo magnético uniforme, ¿se podría calcular la fuerza
magnética ejercida sobre la partícula?
6) ¿Cuál es la función de un ciclotrón?
7) Supóngase que un electrón persigue a un protón sobre estás páginas cuando repentinamente se forma un campo
magnético perpendicular a la misma. ¿Qué sucede con las partículas?
EJERCICIOS
7) Un protón se mueve en el eje –X con una velocidad de 4x106 m/s en un campo magnético B de magnitud 0,5 T dirigido
hacia arriba, según el eje Y. Calcula la magnitud de la fuerza magnética ejercida sobre el protón y determina su dirección.
Respuesta: Fmag=3,2x10-13(-k) N
8) Un protón se mueve dentro de un campo magnético uniforme B, con una aceleración de 2,5x1012 m/s2 en la dirección
de +z cuando su velocidad es 2x106 m/s y apunta en la dirección de +Y. Determina la magnitud y la dirección del campo
magnético. Respuesta: B= -1,31x10-2i T
9) En un campo magnético uniforme de 1,45 T se mueve un protón a la velocidad de 4,5x10 6 m/s, experimentando una
fuerza magnética de magnitud 7,5x10-13N. Calcula el ángulo que forma la dirección de la velocidad V con la dirección del
campo magnético B Respuesta: α=45,91º
10) En el tubo de rayos catódicos del televisor, un electrón se mueve hacia la pantalla con una velocidad de 6,75x106 m/s
k. Un campo magnético uniforme de magnitud 0,04 T está presente en el recorrido del electrón. Si sobre el electrón se
ejerce una máxima fuerza magnética posible, calcular: a) El valor del ángulo entre la velocidad V y del electrón y el
campo magnético B. b) la magnitud de la fuerza y su dirección. C) Si la máxima fuerza aplicada se reduce en un 35%,
calcula el nuevo ángulo entre la velocidad del electrón y el campo magnético. D) Determina la dirección del campo
magnético. E) Calcula la energía cinética del electrón al entrar al campo magnético. F) calcula la energía cinética del
electrón al salir del campo magnético. Respuestas: a) 90º b)-4,32x10-14 j N c) 20,48º d)69,52º e)130 eV f)130 eV
11) Un electrón penetra en una región donde hay un campo magnético con una velocidad de 1x106m/s. ¿Cuál es la
intensidad del campo magnético si el electrón describe una trayectoria de radio 10 cm? ¿Cuál es la velocidad angular del
electrón?
PROBLEMAS:
12) En el ecuador, cerca de la superficie de la tierra, el campo magnético es aproximadamente 50µT con dirección norte
y el campo eléctrico cercano es de 100N/C hacia abajo en clima favorable. Encuentre las fuerzas gravitacional, eléctrica y
magnética sobre un electrón que se mueve a una velocidad instantánea de 6x106 m/s en dirección de dicho ambiente.
13) Una bola metálica de 30 g que tiene una carga neta Q= 5µC se lanza horizontalmente por una ventana a una rapidez
v=20 m/s. La ventana está a una altura h= 20m sobre el suelo. Un campo magnético horizontal uniforme de magnitud
B=0,010T es perpendicular al plano de la trayectoria de la bola. Encuentre la fuerza magnética que actúa sobre la bola
antes de que ésta golpee el suelo.
FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UN CONDUCTOR QUE TRANSPORTA CORRIENTE:
EJERCICIOS
1) Por un conductor de 3 m de longitud circula una corriente de 8 A y el mismo se encuentra dentro de un campo
magnético uniforme de magnitud 0,45T. Calcula la magnitud de la fuerza magnética Fmagn ejercida sobre el conductor
cuando el ángulo entre éste y el campo es: a) 75º b) 90º c) 135º Respuestas: a) 10,43N b) 10,8 N c) 7,64
2) Una espira circular, con una longitud de 2 m que conduce una corriente de 15 mA está inmersa en un campo
magnético de 0,5 T, paralelo al plano de ésta. Calcula: a) El momento dipolar magnético sobre la espira; b) el momento
de torsión ejercido por la fuerza magnética sobre la espira. Respuestas: a) 4,8x10-3 Am2 b) τ =2,4x10-3Nm
3) Una bobina rectangular de 5,40 cm x 8,50 cm consta de 25 vueltas de alambre y conduce una corriente de 15 mA. Un
campo magnético de 0,350 T se aplica paralelo al plano de la espira. A) Calcule la magnitud de su momento dipolar
magnético. B) ¿Cuál es la magnitud del momento de torsión que actúa sobre la espira? Respuestas: a) 1,72x10-3A.m2 b)
6,02x10-4N.m
PROBLEMAS
4) Una corriente de 17 mA se mantiene en una espira de 2 m de circunferencia. Un campo magnético de 0,8 T se dirige
paralelo al plano de la espira. A) Calcule el momento magnético de la espira. B)¿Cuál es la magnitud del momento de
torsión ejercida sobre la espiral por el campo magnético? Respuestas: a) 5,41 mA. m 2 b) 4,33 mN.m
5) La aguja de una brújula magnética tiene un momento magnético de 9,70 mA.m2. En esta ubicación el campo
magnético de la tierra es de 55 µT hacia el norte a 48º bajo la horizontal. A) Identifique las orientaciones a las cuales la
aguja de la brújula tiene energías potenciales mínimas y máximas. B) ¿Cuándo el trabajo debe realizarse sobre la aguja
para que ésta se mueva desde la primera hasta la última orientación? Respuestas: a) mínimo: con su extremo norte
apuntando al norte a 48º. Máximo: con su extremo norte apuntando al sur a 48º sobre la horizontal. B) 1,07µ J.
6) Un alambre de 40 cm de largo conduce una corriente de 20 A. se dobla en una espira y se coloca con su normal
perpendicular a un campo magnético con una intensidad de 0,520 T. ¿Cuál es el momento de torsión sobre la espira si se
dobla en la forma de a) un triángulo equilátero. B) un cuadrado. C) un círculo. D) ¿Cuál tiene mayor momento de
torsión? Explique. Respuestas: a) 80,1 mN.m b) 0,104 N.m c) 0,132 N.m.