Tema 2 Campo magnético Fuentes de campo magnético pdf

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FUENTES DE CAMPO MAGNÉTICO

1. ¿De dónde viene la terminología «polo norte» y «polo sur» aplicada al magnetismo?

2. ¿Se pueden cortar dos líneas de campo magnético?

3. ¿Cómo varía con la distancia la fuerza con que se atraen o repelen dos polos?

4. ¿Qué ocurre cuando rompemos un imán por la mitad?

5. ¿Qué es lo que produce, en última instancia, un campo magnético?

6. ¿Cuál es la unidad de inducción magnética en el Sistema Internacional? ¿Cómo se define?

7. ¿Cómo son las líneas del campo magnético producido por una corriente rectilínea e indefinida? ¿Cuál es la expresión que representa dicho campo?

8. Habitualmente los imanes tienen pintado el polo norte con un color y el polo sur con otro. Si se rompe un imán justo por la zona que separa los colores, ¿habremos separado el polo norte del polo sur del imán? Justifica tu respuesta.

9. Si frotamos una aguja de hierro con un imán siempre en el mismo sentido, la aguja adquiere propiedades magnéticas. Esas propiedades desaparecen con el tiempo y muy rápidamente si ponemos la aguja en una llama. Explica estos fenómenos.

10. ¿Por qué se utilizan las limaduras de hierro para visualizar el campo magnético? ¿Se podrían usar las de cualquier otro metal?

11. Las líneas del campo electrostático creado por una una carga son líneas abiertas. ¿Sucede lo mismo con las líneas del campo magnético creado por un único imán?

12. Además de los imanes, las cargas eléctricas también producen campos magnéticos. ¿En qué condiciones?

13. ¿Qué campo magnético es mayor en módulo: el que existe en un punto situado a una distancia R de una corriente rectilínea de intensidad I, o el que hay en un punto a una distancia 2R de otra corriente rectilínea de intensidad 2I? Justifique la respuesta.

14. Por dos conductores rectilíneos y perpendiculares se hacen pasar corrientes I1 e I2

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15. Si deseamos que el campo en un punto cualquiera entre dos conductores rectilíneos paralelos sea más intenso que el que correspondería a un único conductor, ¿en qué sentido relativo deberían circular las corrientes?

16. Por dos conductores rectilíneos y paralelos circula una corriente de intensidad I con el mismo sentido. Si la separación entre ambos es d, calcula el valor del campo magnético en un punto P exterior situado a una distancia d/2 de uno de ellos.

17. ¿Cuántas espiras circulares estrechamente arrolladas deberá tener una bobina de 12,56 mm de radio por la que circula una intensidad de 0,25 A, para que el campo magnético en su centro valga 10-4 T?

18. Calcula el campo magnético creado por un conductor rectilíneo por el que circula una corriente de 40 A en todos los puntos que distan de él 5 cm.

19. ¿Cuál es el campo magnético en el interior de un solenoide largo que tiene 20 vueltas por centímetro y por el que circula una corriente de 10 A de intensidad?

20. Calcula la corriente que debe circular por una espira de 15 cm de radio para que en su centro se origine un campo magnético de 0,0002 T.

21. Calcula el campo magnético en el interior de un solenoide de 400 espiras y 25 cm de longitud por el que pasa una intensidad de la corriente eléctrica de 2 A.

22. ¿Cuál de las siguientes figuras representa correctamente las líneas de campo magnético debidas a un conductor rectilíneo, perpendicular al plano del papel, por el cual circula una corriente eléctrica cuyo sentido es del papel hacia el lector?

23. Se coloca un hilo conductor muy largo en las proximidades de una brújula y se hace pasar por él una determinada corriente eléctrica. Explica cómo debe colocarse ese conductor respecto a la brújula para que:

a. Su aguja no se desvíe. b. La desviación sea máxima.

24. En un solenoide recorrido por una corriente dada el campo es más intenso: a. Cuanto más largo es.

b. Cuantas más espiras tiene.

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25. Las líneas de campo del campo magnético:

a. Son abiertas, como las de todos los campos. b. Son cerradas solo para los conductores. c. Son cerradas siempre.

d. Son abiertas, porque empiezan en el polo norte y terminan en el polo sur del imán.

26. Un motor de arranque tiene una bobina de 10 cm de longitud que está formada por 500 espiras de hilo conductor, siendo 1,0 cm el radio de cada una de ellas. Calcula la intensidad del campo magnético en el interior de la bobina cuando circula una corriente de 50 A.

27. En el sistema de referencia ( ⃗ ⃗ ⃗⃗) un hilo conductor colocado en la dirección del eje OY tiene una intensidad de 10 A en el sentido positivo de dicho eje. Calcula la intensidad del campo magnético en los puntos A (0, 0, 1), C (1 , 0, 0) y D (0, 0, -1) en unidades SI.

28. Se tiene una aguja imantada en el campo magnético terrestre. Indica cómo se debe colocar un conductor rectilíneo e indefinido para que la aguja no se desvíe al hacer pasar una corriente por él.

29. Dos hilos conductores, 1 y 2, rectilíneos, paralelos y muy largos, están separados por una distancia de 20 cm. Por el hilo 1 circula una corriente de intensidad I = 2 A dirigida hacia fuera del papel.

a. ¿Qué intensidad y en qué sentido debe circular por el conductor 2 para que el campo magnético en el punto A de la figura sea nulo?

b. ¿Cuánto valdrá, entonces, el campo magnético en el punto B?

c. ¿Qué fuerza actúa en esas condiciones sobre la unidad de longitud de conductor y qué carácter tiene (atractiva o repulsiva)?

30. Dos conductores rectos y paralelos están separados pon una distancia de 9 cm y están recorridos en el mismo sentido por sendas intensidades de la corriente eléctrica de 1 A y 2 A. ¿A qué distancia de los conductores se anula el campo magnético?

31. Dos hilos rectilíneos infinitos paralelos separados una distancia de 1 m transportan corrientes de intensidad I1 e I2. Cuando las corrientes circulan en el mismo sentido el

campo magnético en un punto medio vale 2 · 10-6 T, mientras que cuando circulan en sentidos opuestos dicho campo vale 6 · 10-6 T. Calcule el valor de las intensidades I1 e

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32. Se tienen dos conductores rectilíneos, paralelos e infinitos, separados por una distancia d. Por el conductor 1 circula una intensidad de 4 A en el sentido mostrado en la figura.

a. Determina el valor y sentido de la intensidad que debe circular por el conductor 2 de forma que el campo magnético resultante en el punto P1 se anule.

b. Si la distancia que separa los dos conductores es d = 0,3 m, calcula el campo magnético B (módulo, dirección y sentido) producido por los dos conductores en el punto P2, en la

situación anterior. Nota: Los conductores y los puntos P1 y P2 están contenidos en el mismo plano.

33. Dos conductores rectilíneos, paralelos y muy largos están separados por una distancia de 10 cm y recorridos por intensidades de la corriente eléctrica iguales de 2 A, pero de sentido contrario. El módulo del campo magnético en el punto medio del segmento que une los dos conductores es: a) 0 T. b) 1,6 T. c) 1,6 · 10-5 T. d) 0,8 · 10-5 T.

34. Elige la respuesta correcta. Por dos conductores largos, rectos y paralelos pasan sendas corrientes iguales del mismo sentido. En un punto del plano situado entre los conductores, la intensidad del campo magnético resultante es:

a. Mayor que el campo creado por uno de los conductores. b. Menor.

c. Igual.

35. Por dos conductores rectilíneos y de gran longitud, dispuestos paralelamente, circulan corrientes eléctricas de la misma intensidad y sentido.

a. Dibuje un esquema, indicando la dirección y el sentido del campo magnético debido a cada corriente y del campo magnético total en el punto medio de un segmento que una a los dos conductores y coméntelo.

b. Razone cómo cambiaría la situación al duplicar una de las intensidades y cambiar su sentido.

36. Por los hilos de la figura circulan corrientes en sentidos opuestos: I1 = 2 A e I2 = 4 A.

a. Determina el módulo del campo magnético en el punto P y dibuja su dirección y sentido.

b. Suponiendo que I1 = 2 A y circula en el sentido que se indica, ¿cuál debe ser el

valor y el sentido de I2 para que el campo magnético en P sea nulo?

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37. Se tienen dos hilos conductores rectos, paralelos e indefinidos, separados una distancia d. Por el conductor 1 circula una intensidad I1 = 2 A hacia arriba (ver figura). La distancia que

separa los conductores es d = 20 cm.

a. ¿Qué intensidad I2, y en qué sentido, debe circular por

el conductor 2 para que se anule el campo magnético en el punto P2?

b. Calcula el campo magnético en los puntos P1 y P2 cuando I2 = I1 = 2 A (hacia

arriba).

Dato: .

38. Considera dos hilos largos, paralelos, separados una distancia d, por los que circulan sendas corrientes de intensidades I1 e I2 (I1 < I2). Sea un segmento, de longitud d,

perpendicular a los dos conductores y situado entre ambos. Razona si existe algún punto en el citado segmento en el que la intensidad de campo magnético sea nulo, si:

a. Las corrientes circulan en el mismo sentido. b. Las corrientes circulan en sentidos opuestos. Si existe dicho punto, ¿de qué conductor está más cerca?

39. Se tienen dos conductores rectilíneos paralelos e indefinidos, separados por una distancia d. Por el conductor 1 circula una intensidad de 4 A en el sentido indicado en la figura.

a. Determina el valor y sentido de la intensidad que debe circular por el conductor 2 de forma que el campo magnético resultante en el punto P1 se

anule.

b. Si la distancia que separa los conductores es d = 0,3 m, calcula la intensidad de campo magnético B (módulo, dirección y sentido) producido por los dos conductores en el punto P2,

en la situación anterior.

40. Dos hilos rectilíneos indefinidos separados por una distancia de 1 m transportan corrientes de intensidad I1 e I2.

a. Cuando las corrientes circulan en el mismo sentido la intensidad de campo magnético en un punto situado a la mitad de la distancia entre ambos vale 2 · 10-6 T, mientras que cuando circulan en sentidos opuestos dicho campo vale 6 · 10-6 T. Calcula el valor de las intensidades I1 e I2.

b. Si los dos hilos transportan corrientes de intensidad I1 = 1 A e I2 = 2 A en el

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41. Dos hilos rectilíneos, paralelos y verticales están separados 100 cm; por el A pasa una corriente IA= 3 A dirigida hacia fuera del plano de la figura. Determina:

a. La intensidad y sentido de la corriente en el conductor C si la intensidad del campo magnético en el punto N es nula.

b. La intensidad del campo magnético creado en los puntos M y P por ambas corrientes.

42. Se tienen dos conductores rectilíneos, indefinidos, paralelos entre sí y perpendiculares al plano del papel por los que circulan sendas corrientes de 5 A en sentido hacia el lector.

a. Calcula la intensidad del campo magnético en el punto P.

b. Repite el cálculo si la corriente que circula por C lo hace en sentido contrario.

43. Dos conductores rectilíneos indefinidos por los que circulan corrientes de 5 A se cruzan perpendicularmente a una distancia de 3m. Suponiendo que uno va en dirección sur-norte, con la corriente circulando hacia el sur-norte, y otro en la dirección oeste-este, con la corriente circulando hacia el este, calcula la intensidad del campo en un punto situado en la posición en que se cruzan y equidistante entre ambos. Si dichos conductores están a 7 y 10 metros del suelo, respectivamente, ¿cuánto va le la intensidad del campo en el suelo?

44. Se tienen dos espiras de radios r1 y r2 con el mismo centro, por las que circulan sendas corrientes de valores /1 e /2.

a. ¿Cómo tienen que estar colocadas las espiras si se desea que la intensidad del campo magnético total sea cero?

b. ¿Cómo han de circular las corrientes en tal caso? c. ¿Qué relación debe existir entre ellas?

45. En el plano XY hay dos cables rectilíneos y muy largos, separados por una distancia d y paralelos al eje OX. Por ambos circula una corriente 1 en el sentido positivo del eje OX. Calcula la intensidad del campo magnético en los puntos del espacio contenidos en el plano XY y que:

a. Sean equidistantes de ambos conductores.

b. Estén situados a una distancia d/2 por encima del cable superior. c. Estén situados a una distancia d/2 por debajo del cable inferior.

46. Un imán situado en el campo magnético de un conductor rectilíneo e indefinido: a. Se coloca paralelo al conductor.

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47. Un imán ubicado en el campo magnético de otro:

a. Únicamente se orienta con su momento magnético en el sentido del campo. b. Únicamente se orienta con su momento magnético en sentido contrario al

campo.

c. Solo es atraído por el otro imán.

d. Se orienta en el campo del otro imán y, además, es atraído hacia la zona de campo intenso.

48. Se tienen dos solenoides largos coaxiales, de radios r1 < r2, de va lores muy próximos,

por los que circulan sendas corrientes de valores I1 e I2 en el mismo sentido. Los

correspondientes números de espiras por unidad de longitud son n1 y n2. Calcula la

intensidad del campo:

a. En un punto a distancia r > r2.

b. En un punto a distancia r, tal que r1 < r < r2.

c. En un punto a distancia r < r1.

49. Se tienen dos conductores paralelos separados por una distancia r. Si se duplica la intensidad y la distancia se reduce a la mitad, la intensidad del campo de cada uno en la posición del otro:

a. Se duplica. b. Se cuadruplica. c. Se divide por dos. d. Queda invariable.

50. Dos hilos conductores rectos, paralelos e indefinidos, separados por una distancia de 8 cm, transportan corrientes eléctricas en la misma dirección y

sentido. La intensidad de la corriente en uno de ellos vale 80 A. Si la intensidad del campo magnético creado en un punto situado a igual distancia de ambos hilos y en su mismo plano vale 300 T, calcula:

a. La intensidad de corriente que circula por el otro hilo. b. La distancia, L, del punto equidistante.

Dato: .

51. 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 el punto P1, equidistante de ambos conductores y situado en su mismo plano.

b. En el punto P2 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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52. Se tienen tres conductores paralelos, rectilíneos, perpendiculares al plano del papel, de modo que sus puntos de corte por el plano del papel forman un triángulo equilátero de lado 1 m. Si circulan por ellos corrientes de 3 A, calcula:

a. La intensidad del campo magnético en el baricentro del triángulo y en el punto medio del lado AD.

b. La intensidad del campo en el baricentro si las corrientes C y D cambian de sentido.

53. Se tienen cuatro conductores rectilíneos, paralelos, indefinidos, perpendiculares al plano del papel y que pasan por los vértices de un cuadrado de lado 1 m. Si por ellos circulan corrientes de 2 A en el mismo sentido:

a. Calcula la intensidad del campo magnético en el centro del cuadrado.

b. Calcula la intensidad del campo magnético en el punto medio del lado CD.

c. Repite los cálculos en el caso de que, empezando por el vértice C, las corrientes vayan alternativamente hacia fuera y hacia dentro del plano del papel.

54. Dos conductores largos y paralelos por los que circulan corrientes de intensidad I en sentidos opuestos están separados una distancia d, tal como se aprecia en la figura.

a. Demuestra que el campo en un punto P cualquiera equidistante de ambos conductores viene dado por:

⃗⃗ ⃗

Figure

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