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Preguntas del capítulo 1. Una espira se coloca en un campo magnético uniforme. Determina la dirección de la corriente inducida en la espira, cuando a) el campo original, B, aumenta, o b) el campo original, B, disminuye. 2. Una espira rectangular introduce en un campo magnético uniforme. Encuentra la dirección la corriente inducida. se de 3. Una espira circular se retira de un campo magnético uniforme. Encuentra la dirección de la corriente en la espira. 4. Dos espiras de alambre se mueven en las proximidades de un alambre muy largo que transporta una corriente constante. Encuentra la Inducción electromagnética - 1 v 1.1 © Goodman y Zavorotniy dirección de la corriente en cada espira. 5. Una espira circular se encuentra sobre una mesa horizontal. Un estudiante sostiene una varilla de imán con el polo norte apuntando hacia abajo. Encuentra la dirección de la corriente inducida cuando a) el imán está fijo, b) la varilla de imán se deja caer en la espira. o 6. Una espira de alambre se coloca fijo cerca de un alambre recto con una corriente creciente. ¿Cuál es la dirección de la corriente inducida en la espira? 7. Un alambre recto se mueve hacia la derecha entre dos imanes enfrentados entre sí. ¿Cuál es la dirección de la corriente inducida en el alambre? 8. Una espira de alambre rectangular, cuyo eje está orientado horizontalmente, gira un cuarto de vuelta hacia la derecha, como se muestra anteriormente. ¿Cuál es la corriente inducida en la espira mientras gira desde una orientación vertical a una horizontal? Inducción electromagnética - 2 v 1.1 © Goodman y Zavorotniy 9. Un imán permanente se introduce en un anillo fijo que está suspendido de una cuerda vertical. ¿Qué pasa con el anillo? ¿Cómo podemos utilizar la ley de Lenz para explicar este experimento? 10. Dos anillos coaxiales están conectados a una espira que se muestra arriba. El anillo B está conectado en serie a una batería, un interruptor y un reóstato. Después de que se cierra el interruptor, circula una corriente constante a través de la espira. Encuentra la dirección de la corriente inducida en el anillo A, cuando a) el piloto del reóstato se mueve hacia la derecha, b) el piloto del reóstato se mueve a la izquierda. 11. Una fuerza constante se aplica a una varilla de metal que se coloca sobre dos rieles conductores paralelos. La varilla luego se desliza hacia la derecha con una rapidez constante, perpendicular a un campo magnético constante. Encuentra la dirección de la corriente inducida en el resistencia. 12. Una varilla de imán se introduce en una bobina. Encuentra la polaridad de la bobina en el punto A y B. Inducción electromagnética - 3 v 1.1 © Goodman y Zavorotniy Problemas del capítulo 1. Una espira de alambre con un área de 0,005 m 2 está orientada de forma perpendicular a un campo magnético uniforme de 1,3 T. ¿Cuál es el flujo magnético por la espira? 2. Una espira rectangular de 0,2 m de ancho y 0,6 m de largo está orientado de forma perpendicular a un campo magnético uniforme de 0,3 T. ¿Cuál es el flujo magnético a través de la espira? 3. Una espira de alambre, de 4,2 cm de diámetro, está orientado de forma perpendicular a un campo magnético uniforme de 0,6 T. ¿Cuál es el flujo magnético en la espira? 4. El flujo magnético a través de una espira de alambre, 15 cm de diámetro, es de 3 Wb. ¿Cuál es la fuerza del campo magnético? 5. El flujo magnético a través de una espira rectangular, con una superficie de 0,008 m 2 es de 0.4 Wb. ¿Qué tan fuerte es el campo magnético? 6. El flujo magnético a través de una espira de alambre cambia de cero a 12 Wb en 0,3 s. ¿Cuál es la fem inducida en la espira? 7. El flujo magnético a través de una bobina de alambre con 100 vueltas cambia de 5 a 45 Wb en 0,25 s? ¿Cuál es la fem inducida en la bobina? 8. ¿Cuál es la tasa de cambio del flujo magnético a través de una bobina de alambre con 100 vueltas si la fem inducida es de 12 V? 9. Una bobina con 200 vueltas está orientada de forma perpendicular a un campo magnético variable. Una fem inducida de 30 V es causada por el cambio en el campo magnético. ¿Cuál es la tasa de cambio del flujo magnético a través de la bobina? 10. El flujo magnético a través de una bobina de alambre cambia de manera uniforme desde 2,0 Wb a 4,8 Wb en 0,2 s e induce una fem de 14 V. ¿Cuántas espira hay en la bobina? Inducción electromagnética - 4 v 1.1 © Goodman y Zavorotniy 11. El flujo magnético a través de una bobina de alambre cambia de manera uniforme desde 5,2x10^-2 Wb a cero en 0,13 s e induce una fem de 4 V. ¿Cuántas espira hay en la bobina? 12. Una espira de alambre con un radio de 9 cm se encuentra en un principio paralelo a un campo magnético uniforme de 2,6T. La orientación de la espira entonces cambia para que quede perpendicular al campo en 0,12 s. ¿Cuál es la fem inducida en la espira? 13. Una espira de alambre rectangular con un área de 0,048 m 2 está perpendicular a un campo magnético. La magnitud del campo cambia de manera uniforme de 0,24 T a 1,67 T en 0,25 s. ¿Cuál es la fem inducida en la espira? 14. Una espira circular está hecha de alambre flexible. La espira está perpendicular a un campo magnético uniforme con una magnitud de 3,5 T. La zona de la espira cambia de 0,005 m 2 a 0,008 m 2 en 0,15 s. ¿Cuál es la fem inducida en la espira? 15. Un alambre de 15 cm se mueve a una rapidez constante de 16 m/s de forma perpendicular a un campo magnético uniforme de 0,8 T. ¿Cuál es la fem inducida en la espira? 16. Un alambre de 48 cm se mueve a una rapidez constante de 25 m/s de forma perpendicular a un campo magnético uniforme de 2,2 T. ¿Cuál es la fem inducida en la espira? 17. Cuando un alambre de 36 cm se mueve con una rapidez constante en un campo magnético de 3,4 T, de la fem inducida es de 16 V. ¿Cuál es la rapidez del alambre? 18. Un alambre recto de 1,4 m se mueve con una rapidez constante en un campo magnético de 4,9 T. ¿Cuál es la rapidez del alambre si la fem inducida es de 24 V? 19. ¿Qué tan fuerte debe ser un campo magnético para inducir una fem de 6 V en un alambre de 0,32 m que se desplaza con una rapidez constante de 17 m/s, de forma perpendicular al campo? 20. ¿Qué tan fuerte debe ser un campo magnético para inducir una fem de 5 V en un alambre de 0,12 m que se desplaza con una rapidez constante de 15 m/s, de forma perpendicular al campo? Inducción electromagnética - 5 v 1.1 © Goodman y Zavorotniy Problemas generales 1. Un alambre de bobina de 0,14 m de ancho y 0,28 m de largo que contiene 10 espiras se encuentra sobre una mesa horizontal (ver la figura anterior). Un campo magnético hacia arriba cruza la superficie de la mesa y la magnitud del campo aumenta desde cero hasta el valor máximo de 2,6 T en 0,3 s. a. ¿Cuál es el flujo magnético máximo a través de la bobina? b. ¿Cuál es la fem inducida en la bobina? c. Si la resistividad neta de la bobina es de 0,6 Ω ¿cuál es la magnitud de la corriente inducida en la bobina? d. ¿Cuál es la dirección de la corriente inducida en la bobina? e. ¿Cuál es la tasa de energía térmica producida por la bobina? 2. Una bobina circular con un radio de 25 cm tiene 20 vueltas. La bobina está orientada perpendicularmente a un campo magnético cuya magnitud inicial es de 3,2 T. De repente, el campo magnético se desvanece en 0,4 s. a. ¿Cuál es el flujo inicial magnético en la bobina? b. ¿Cuál es la fem inducida en la bobina? c. Si la resistividad neta de la bobina es de 6,8 Ω ¿cuál es la magnitud de la corriente inducida en la bobina? d. ¿Cuál es la dirección de la corriente inducida en la bobina? Inducción electromagnética - 6 v 1.1 © Goodman y Zavorotniy e. ¿Cuál es la tasa de energía térmica generada por la bobina? 3. Una espira de alambre cuadrada, de 0,2 m en cada lado, tiene una resistividad de 0,35 Ω. La espira se mueve con una rapidez constante en 0,4 s desde la posición I, donde un campo magnético es cero, hasta la posición II, donde un campo magnético es de 0,9 T. a. ¿Cuál es la fem inducida en la espira durante este período de tiempo? b. ¿Cuál es la dirección de la corriente inducida en la espira? c. ¿Cuál es la magnitud de la corriente inducida en la espira? d. ¿Cuál es la potencia disipada en la espira? e. ¿Cuánto esfuerzo se requiere para mover la bobina desde la posición I a la posición II? 4. Una espira de alambre cuadrada de 0,4 m en cada lado, tiene una resistividad de 0,14 Ω. La espira se mueve con una rapidez constante en 0,2 s desde la posición I, donde un campo magnético es 1,3 T, hasta la posición II, donde la magnitud del campo magnético es cero. a. ¿Cuál es la fem inducida en la espira durante este período de tiempo? b. ¿Cuál es la dirección de la corriente inducida en la espira? c. ¿Cuál es la magnitud de la corriente inducida en la espira? d. ¿Cuál es la potencia disipada en la espira? e. ¿Cuánto esfuerzo se requiere para mover la bobina desde la posición I a la posición II? Inducción electromagnética - 7 v 1.1 © Goodman y Zavorotniy 5. Una varilla conductora con una longitud de 0,45 m toma contacto con dos rieles conductores y paralelos. Los rieles están conectados a un resistencia de 2,5 Ω; ignora la resistividad de la varilla y los rieles. Una fuerza constante F mueve la varilla con una rapidez constante de 4,2 m/s hacia la derecha sin fricción entre la varilla y los rieles. El aparato se coloca en un campo magnético uniforme de 1,8 T que está perpendicular a los rieles y a la varilla. a. Calcula la fuerza fem inducida en la varilla. b. Encuentra la dirección de la corriente inducida en el resistencia. c. Calcula la magnitud de la corriente inducida en el resistencia. d. Calcula la potencia disipada en el resistencia durante el tiempo en que se mueve la varilla en el campo. e. Calcula la fuerza externa necesaria para mover la varilla con una rapidez constante a través del campo magnético. Inducción electromagnética - 8 v 1.1 © Goodman y Zavorotniy 6. Una varilla conductora de 2 m está conectada a una batería de 6 V por dos alambres muy ligeros. La varilla se mueve con una rapidez constante de 2,8 m/s en un campo magnético perpendicular con una magnitud de 1,1 T. La resistividad total de la espira es de 2,5 Ω. Conteste las siguientes preguntas: a. ¿Cuál es la fem inducida en la varilla mientras se está moviendo en el campo magnético? b. ¿Cuál es la magnitud de la corriente inducida en la varilla? c. ¿Cuál es la dirección de la corriente inducida en la varilla con respecto al sistema de coordenadas que se muestra en el diagrama? d. ¿Cuál es la magnitud de la corriente en la varilla producida por la batería? e. ¿Cuál es la dirección de la corriente convencional de la varilla debido a la batería? f. ¿Cuál es la magnitud de la corriente neta en la varilla? g. ¿Cuál es la dirección de la corriente neta en la varilla? Inducción electromagnética - 9 v 1.1 © Goodman y Zavorotniy Preguntas del capítulo 1. a) CW b) CW 2. CCW 3. CCW 4. Espira izquierda: CCW Espira derecha: sin cambios 5. a) ninguno b) CCW 6. CCW 7. ninguno 8. CW 9. El anillo se aleja del imán debido a que el campo inducido trata de oponerse a la dirección del campo original. 10. a) CW b) CCW 11. CCW 12. A es negativo, B es positivo Problemas del capítulo 1. 0,0065Wb 2. 0,036Wb 3. 8,31x10^-4Wb 4. 169,7T 5. 50T 6. 40V 7. 16.000V 8. 0,12Wb/s 9. 0,15Wb/s 10. 1 11. 10 12. 0,55V 13. 0,27V 14. 0,07V 15. 1,92V 16. 26,4V 17. 13m/s 18. 3,5m/s 19. 1,1T 20. 2,78T Inducción electromagnética - 10 v 1.1 Problemas generales 1. a) 1,02Wb b) 3,4V c) 5,67A d) CW e) 19,3W 2. a) 12,57Wb b) 31,42V c) 4,62A d) CW e) 145,14W 3. a) 0,09V b) CCW c) 0,26A d) 0,023W e) 0,46N 4. a) 1,04V b) CCW c) 7,4A d) 7,67W e) 3,84N 5. a) 3,4V b) CW c) 1,36A d) 4,62W e) 1,1N 6. a) 6,16V b) 2,5A c) Dirección +Y d) 2,4A e) Dirección -Y f) 0,1A g) Dirección +Y © Goodman y Zavorotniy