Campo B hoja1, 2 y 3

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Colegio Jesús María. Laboratorio de Física

Problemas de campo magnético. Hoja1.

1) Un segmento de alambre vertical, de 10 cm, lleva una corriente eléctrica de 5,0 Amp y está en un campo magnético horizontal de 1,30 T. Hallar la fuerza ejercida sobre el alambre.

2) Un alambre recto y horizontal, de 25 cm. de longitud y que lleva una corriente de 4,0 Amp, forma un ángulo de 30° con un campo magnético horizontal de magnitud 0,60 T. Hallar la magnitud y la dirección de la fuerza ejercida sobre el alambre.

3) Un alambre horizontal de 15 cm de longitud lleva una corriente de 6 amperios, y se encuentra en un campo magnético. La fuerza ejercida en un campo magnético sostiene exactamente el peso del alambre, cuya masa es 1,50 g. Hallar la magnitud y la dirección del campo magnético.

4) Un alambre conduce una corriente de 30 A, y su dirección es a vertical hacia abajo. Junto al alambre se coloca un imán de herradura, que produce un campo B de 0,40 T en espacio entre sus polos, de manera que el alambre quede entre sus polos norte y sur, estando el polo norte al este del alambre ¿cuál será entonces la magnitud y dirección de la fuerza por unidad de longitud sobre el alambre en la región del campo?

5) Una carga de —2.5 10-8 Coul se mueve horizontalmente hacia el sur con una velocidad de 3,0 104 m/seg en un campo magnético horizontal dirigido hacia el este que tiene una magnitud de 3,0 10-3 T. Hallar la fuerza ejercida sobre la carga.

6) Un electrón se mueve por el campo magnético terrestre en un punto en el que el campo magnético terrestre tiene una magnitud de 6,5 10-5 T. La velocidad del electrón es 3,0 109 cm/seg. a) ¿Cuál es la fuerza máxima que podría ejercer el campo magnético sobre el electrón? b) ¿Cuál es la orientación relativa de la velocidad del electrón y el campo, cuando es ejercida la fuerza máxima?

7) Un electrón se mueve en una trayectoria circular de 3,0 cm de radio en un campo magnético uniforme cuya magnitud es 8,5 10-3 T. Hallar la velocidad del electrón.

8) Protones que se mueven con una velocidad de 108 m/seg entran en un campo magnético t uniforme y se mueven en un círculo de radio 10 cm. Hallar la magnitud del campo magnético.

9) Los electrones de un tubo de televisión son acelerados bajo una diferencia de potencial de 17000 voltios y luego entran en un campo magnético de 2,1 10-2 T. a) Hallar la fuerza magnética ejercida sobre los electrones, y b) hallar el radio de curvatura de la trayectoria de los electrones en el campo magnético.

10) a) Una partícula cargada está sometida a una fuerza dirigida hacia el oeste cuando se mueve hacia abajo en un campo magnético que apunta hacia el norte. ¿Cuál es el signo de la carga de la partícula?

b) un haz de electrones con velocidad hacia el sur ha de desviarse hacia arriba. ¿Qué dirección del campo magnético provocaría esa desviación?

11) Un protón viaja a una velocidad de 6,0 106 m/s hacia el este, y llega a una región de campo magnético uniforme de 1.0 10 2 T dirigido hacia arriba. Encuentre la magnitud y dirección de la fuerza que actúa sobre este protón

12) Un protón se mueve con una velocidad de 6,0 106 m/s hacia el norte y llega a una región donde el campo magnético es de 1,50 T y apunta directamente hacia arriba. Calcule la magnitud y dirección necesarias de un campo eléctrico E que actuando simultáneamente permita que el protón se mueva sin desviarse por esta región.

13) ¿A qué velocidad debe viajar un protón en ángulo recto a un campo magnético de 2,0 x 10 4 T para que la fuerza magnética contrarreste exactamente la fuerza de la gravitación? Si la dirección del movimiento del protón es hacia el norte, ¿cuál debe ser la dirección del campo magnético?

14) Un haz de protones de una energía cinética de 2000 eV se dirige de norte a sur en el hemisferio norte en un punto donde el campo magnético terrestre apunta hacia el norte y donde el ángulo con la horizontal es 53°. Si la magnitud del campo terrestre es de 8,0 x 10 5 T en ese lugar, ¿cuál es la magnitud y dirección de la fuerza que actúa sobre el protón?

(2)

Colegio Jesús María. Laboratorio de Física

Problemas de Campo Magnético. Hoja 2

1. Un electrón penetra en un campo magnético uniforme de 1,5·10-2 T con una velocidad de 4000 Km/s perpendicular al campo. Calcular la fuerza que actúa sobre él y el radio de la orbita que describe.

Datos: masa y carga del electrón: 9,1 10-31 Kg y 1,6 10-19 C

2.- Determinar la fuerza que actúa sobre un electrón situado en un campo B = -2,0·10-2

k

(T) cuando su velocidad es v =2·102 i Dato: e= -1,6·10-19 C

3.- Un electrón penetra en un campo eléctrico uniforme E = 100 i V/m con una v =2,10·106 j m/s. Se desea calcular el campo magnético que superpuesto al eléctrico permita al e- mantener su dirección y sentido del movimiento

4) Si un electrón y un protón de 100eV de Energía Cinética entran en un campo magnético uniforme de 0,030T en una dirección perpendicular al campo. Calcular a) Cuáles son los radios de las trayectorias circulares de las partículas. b) Cuáles son los períodos de giro de ambas partículas.

5) Un ión de nitrógeno (atómico) 14N

7 con una carga positiva entra en un campo magnético de 6,5T

después de ser acelerado a través de una diferencia de potencial de 500V. Si la partícula entra en una dirección perpendicular al campo magnético calcular el radio de la trayectoria del ión en el campo.

6) El voltaje acelerador de un cañón de electrones es de 1,5kV y la distancia horizontal desde el cañón a la pantalla es de 50cm. Determinar la desviación, con respecto a la dirección inicial del haz, causada por un campo magnético vertical de 1,0·10-4T suponiendo que el cambio en la componente horizontal de la velocidad del haz es despreciable.

7) Un protón entra en una región del espacio en la que hay un campo magnético de 0,500T. Si su velocidad es de 100km/s y es perpendicular al campo Calcular a) la fuerza que se ejerce sobre él. b) Cuál es el radio de su trayectoria c) Cuál es su período de giro. d) Describir la trayectoria si en cambio, la velocidad forma un ángulo de 30º con el campo.

8) Un ión de escandio 45Sc

21 con tres cargas positivas entra, con una velocidad de 104m/s, en la

dirección y sentido del vector k en una región en la que hay un campo eléctrico y un campo magnético dirigidos en las direcciones y sentidos de los vectores i y j respectivamente. Si el campo magnético es de 0,20T. Calcular la magnitud del campo eléctrico para que el ión no se desvíe.

9) Un alambre de 2,8m de longitud transporta una corriente de 5,0A en una región del espacio donde existe un campo magnético uniforme de 0.39T. Calcular la fuerza magnética sobre el conductor si el ángulo entre B y la dirección de la corriente es de 60º, 90º y 120º respectivamente.

10) Sea una espira cuadrada de 0,060m de lado que se halla en el plano xy y por la que circula, en sentido horario una corriente de 12,0 A y que se halla en presencia de un campo magnético en su mismo plano (en la dirección positiva del eje x). ¿Cuánto vale la fuerza y el momento de la fuerza sobre la espira? ¿Que movimiento realiza?

11) Una espira circular de 2,0cm de radio transporta una corriente de 3,0A. Si el eje de la espira forma un ángulo de 30º con un campo magnético de 0,80T calcúlese el módulo del momento de la fuerza que actúa sobre la espira.

(3)

I 2

I

1

A

v

d

Colegio Jesús María. Laboratorio de Física

Problemas de Campo Magnético. Hoja 3

1) Dos conductores rectos, muy largos, transportan corriente eléctrica en los sentidos que se indican, siendo

i1

= 10 A y

i2

= 20 A. Los dos conductores se hallan separados 0,10m. Determine dirección, sentido y módulo de: a) B producido por la corriente 1 donde se halla el conductor 2 b) B producido por la corriente 2 donde se halla el conductor 1. c) F ejercida sobre el conductor 1 .por cada metro de longitud d) F ejercida sobre el conductor 2. por cada metro de longitud d) B en un punto en el mismo plano que los dos conductores y a mitad de camino entre ambos..

2) Dos conductores rectos, muy largos y dispuestos perpendiculares a la hoja, transportan corriente eléctrica en los sentidos que se indican ( 1 saliente, 2 entrante) , siendo A

i1

= 20 Amp y

i2

= 30 Amp.

Halle B resultante en los puntos A, B, C, D, E, F y G siendo d = 0,020m.

3) Dos conductores muy largos rectos por los cuales están circulando intensidades de corriente I1=2,0 A y I2=3,0 A en los sentidos indicados en la figura, están separados 30cm.

Determine: a) El campo magnético resultante en el punto P. b) En qué dirección se tiene que mover una partícula para no experimentar fuerza magnética sobre ella alo pasar por P.

4) Se consideran dos conductores 1 y 2, uno en el plano del dibujo y otro perpendicular a él, siento ortogonales entre si y distanciados 0,10m. Por los conductores circulan corrientes de intensidades I1 = I2= 2,0 A en los sentidos indicados.

En cierto instante, por el punto A, equidistante de los conductores, pasa una carga q = 2,0 C con una velocidad de 300m/s paralela al conductor 1.

Hallar módulo, dirección y sentido, de la fuerza magnética que actúa sobre la carga .

5) Tres conductores 1,2 y 3 rectos e infinitamente largos perpendiculares al plano de la hoja y paralelos entre si, se disponen en los vértices de un triángulo rectángulo isósceles de 5.0 cm de cateto, como lo indica la figura.

El conductor 2 transporta una corriente de 5,0 A en sentido entrante a la hoja y experimenta debido a los otros dos conductores una fuerza por unidad de longitud de 7,07*10-5 N/m como lo indica la figura .Se sabe que el valor de la intensidad de los conductores 1 y 3 es el mismo, determine dicho valor y sentido en que circula por cada uno de los conductores.

6) Considere dos conductores rectos y muy largos perpendiculares al plano del papel, ubicados en M y N, por los que circula corriente i= 1,50 A en los sentidos indicados.

Determine el valor y sentido de la intensidad que debe circular por el conductor, paraleloa los anteriores, ubicado en A para que una partícula cargada que pasa por P con velocidad v no experimente acción de fuerza magnética alguna. AP MN, a = 5,0 ·10-2m

N M

*

P

A

a a

a

2 1

3

F

45º

i1

i2

0,10m

.

i2

i1

*

D

A

*

*

B

*

C

*

E

*

F

*

G d

d d

d

d

d d

d

* P

15 cm

15 cm

(4)

I2

M

x

I1

CONDUCTOR MUY LARGO

ESPIRA FLEXIBLE

I

i

7) Dos conductores rectos paralelos y separados 0,80m crean en P un campo magnético nulo. La intensidad i1 era de 10Amp y circula hacia la izquierda.

a) Halle i2 (valor y sentido de la circulación)

b) Calcule y represente la fuerza sobre un electrón que pasa por Q viajando a 7,0 105m/s a 45º del semieje X+.

8) Se tienen dos conductores eléctricos, 1 y 2, paralelos entre sí y distanciados 4,0 cm, que transportan las corrientes i1 e i2 respectivamente. La corriente i1 es de 0,30 Amp y circula de izquierda a derecha. Una carga eléctrica, que se mueve entre ambos conductores y paralela a ellos, a una una distancia de 1,0 cm de 1 y a 3,0 cm de 2, no experimenta la acción de

fuerza electromagnética alguna. Halle i2 y determine las características de la fuerza electromagnética ejercida sobre el conductor 2 por cada metro de largo.

9) Por el dispositivo esquematizado circulan 100 Amp. El tramo conductor 1-2 de 10 cm de longitud desliza con rozamiento despreciable sobre los tramos verticales. Al encontrarse a una distancia d=0,40 cm del conductor inferior, el tramo 1-2 se halla en equilibrio mecánico. Determine la masa del tramo 1-2.

10) Dos conductores muy largos rectos por los cuales están circulando intensidades de corriente I1=2,0 A y I2=3,0 A en los sentidos indicados en la figura, están dispuestos perpendiculares entre sí.

Determine: a) el campo magnético resultante en el punto P que se halla en el mismo plano que los dos conductores y a las distancias indicadas en el dibujo.

b) Una partícula, de 1,5 10-12kg, cargada con q = 2,4 C pasa por P viajando a 200m/s como indica la figura. Hallar la aceleración que experimenta en ese momento. (Módulo, dirección y sentido o sus correspondientes componentes cartesianas)

11) Dos conductores muy largos y rectos se ubican en los vértices de un triángulo equilátero, de 0.10 m de lado, estando perpendiculares al plano del triángulo. Se disparan dos electrones A y B (me = 9,1 ·10-31 Kg ; qe = 1,6 · 10-19 C ), con velocidad v que pasan por el vértice M del triángulo de forma tal que el electrón A lo hace en una dirección paralela a la recta que une los conductores hacia la izquierda y el otro B lo hace en una dirección perpendicular a la recta que une los conductores hacia arriba. Determine la fuerza (vector) que experimenta cada uno de los electrones. Justifique.

9)

12) Un conductor recto muy largo se ubica coincidiendo con el eje de una espira circular conductora flexible. Por la espira circula i y en cierto momento comienza a circular I por el conductor. La espira ¿aumenta su radio? ¿lo disminuye? o ¿queda igual? JUSTIFIQUE PLENA Y CLARAMENTE.

i

1

i

2

P Q

0,60m

0,60m 0,20m

v

45º

I1=0,30 amp

v q

4 cm 1 cm

100 Amp

1 2

d

100 Amp

i

2

30º

v

P 0,40m

0,20m

(5)

60 cm

i2

i1

P a

I

I

I1

I2 ¿?

2d

d A

2d

d B

30º 13) Dos conductores muy largos, horizontales, paralelos entre sí y perpendiculares al plano de la hoja transportan corrientes de sentidos opuestos y de igual intensidad. Dichos conductores están separados entre sí una distancia de 60 cm.

Se dispara en dicha zona un protón y se observa que al pasar por el punto P, con una velocidad de 2,0 105 m/s perpendicular a la hoja y con sentido entrante a ella (semieje z–), experimenta una aceleración de 8,9 105m/s2i .

El punto P pertenece a la mediatriz entre las dos cargas y se encuentra a 30 cm del punto medio entre los dos conductores. Determinar el sentido y el valor de las intensidades i1 y i2.

14) Dos alambres muy largos y rectos se cuelgan de hilos de 1,0m como se muestra en la figura. Cada alambre tiene una masa por unidad de longitud de 20g/m. Ambos alambres llevan corrientes de igual valor y sentidos opuestos. Si el ángulo que forman entre sí los hilos que los sostienen es de 8º¿cuál es el valor de la corriente en cada alambre?

15) Dos conductores rectos muy largos y perpendiculares transportan intensidades i1=20 A

(hacia arriba) e i2.

En el punto A (d=10 cm) el campo magnético es nulo. a. Determine valor y sentido de i2.

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