Cuestiones y problemas de campo magnético e inducción magnética

Relación de Problemas

Cuestiones (Resueltas)

Problemas (Resueltos)

(20-R) Un electrón se mueve a 105 m s-1 en el sentido positivo del eje OX, y penetra en una región donde existe un campo magnético uniforme de 1 T, dirigido en el sentido negativo del eje OZ. Determine, razonadamente, con la ayuda de un esquema: i) La fuerza magnética que actúa sobre el electrón. ii) El campo eléctrico que hay que aplicar para que el electrón continúe con trayectoria rectilínea. e = 1,6 ·10-19 C

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

(18-R) Un electrón se mueve con una velocidad de 2·103 m/s en el seno de un campo magnético uniforme de módulo B=0.25 T. Calcule la fuerza que ejerce dicho campo sobre el electrón cuando las direcciones del campo y de la velocidad del electrón son paralelas, y cuando son perpendiculares. Determine la aceleración que experimenta el electrón en ambos casos. Datos: qe=1.6·10-19 C, me = 9.1·10-31 kg

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

Un protón describe una trayectoria circular en sentido antihorario en el plano XY, con una velocidad de módulo igual a 3⋅105 m/s, en una región en la que existe un campo magnético uniforme de 0,05 𝑇. i) Justifique, con ayuda de un esquema que incluya la trayectoria descrita por el protón, la dirección y sentido del campo magnético. ii) Calcule, de forma razonada, el periodo del movimiento y el radio de la trayectoria del protón. 𝑒=1,6⋅10-19C 𝐶; 𝑚_𝑝=1,7⋅10−27𝑘𝑔

FÍSICA. 2021. JUNIO. EJERCICIO B2.

(19-R) Un protón penetra en el seno de un campo magnético uniforme con una velocidad perpendicular al campo. El protón describe una trayectoria circular con un periodo de 2·108 s y 0.03 m de radio.
Dibuje el esquema correspondiente y calcule el valor de su velocidad y del campo magnético. ii) Si introdujéramos en el campo un electrón con la misma velocidad, dibuje su trayectoria y determine el valor de su radio. q𝑒=1,6⋅10-19 𝐶; 𝑚e=9.1⋅10−31𝑘𝑔; 𝑚𝑝=1,7⋅10−27𝑘𝑔

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

(16-R) Una partícula alfa, con una energía cinética de 2 MeV, se mueve en una región en la que existe un campo magnético uniforme de 5 T, perpendicular a su velocidad. a) Dibuje en un esquema los vectores velocidad de la partícula, campo magnético y fuerza magnética sobre dicha partícula y calcule el valor de la velocidad y de la fuerza magnética. b) Razone que la trayectoria descrita es circular y determine su radio y el periodo de movimiento.
qe=1.6·10-19 C, ma = 6.7·10-27 kg.

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

(16-R) Un haz de electrones con energía cinética de 104 eV, se mueve en un campo magnético perpendicular a su velocidad, describiendo una trayectoria circular de 25 cm de radio. Con ayuda de un esquema, indique la trayectoria del haz de electrones y la dirección y sentido de la fuerza, la velocidad y el campo magnético. Calcule la intensidad del campo magnético. Para ese mismo campo magnético explique, cualitativamente, cómo variarían la velocidad, la trayectoria de las partículas y su radio si, en lugar de electrones, se tratara de un haz de iones de Ca2+.
Datos: qe=1.6·10-19 C, me = 9.1·10-31 kg.

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

(17-R) Un protón penetra en un campo eléctrico uniforme E, de 200 N/C, con una velocidad v, de 106 m·s-1, perpendicular al campo. Calcule el campo magnético, B, que habría que aplicar, superpuesto al eléctrico, para que la trayectoria del protón fuera rectilínea. Ayúdese de un esquema.

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

(18-R) Un protón que parte del reposo se acelera mediante una diferencia de potencial de 5 kV. Seguidamente entra en una región del espacio en la que existe un campo magnético uniforme perpendicular a su velocidad. Si el radio de giro descrito por el protón es de 0.05m, ¿qué valor tendrá el módulo del campo magnético? Calcule el periodo del movimiento. qe=1.6·10-19 C, mp = 1.7·10-27 kg.

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

Un protón que ha sido acelerado desde el reposo por una diferencia de potencial de 6000 V describe una órbita circular en un campo magnético uniforme de 0,8 T. Calcule razonadamente: i) El módulo de la fuerza magnética que actúa sobre el protón. ii) El radio de la trayectoria descrita. 𝑚𝑝=1,7⋅10−27 kg; 𝑒=1,6⋅10−19 C

FÍSICA. 2021. JULIO. EJERCICIO B2.

(15-E) Un deuterón, isótopo del hidrógeno, recorre una trayectoria circular de radio 4 cm en un campo magnético uniforme de 0.2 T. Calcule: a) la velocidad del deuterón y la diferencia de potencial necesaria para acelerarlo desde el reposo hasta esa velocidad. b) el tiempo en que efectúa una semirrevolución. qe=1.6·10-19 C, mdeuteron = 3.34·10-27 kg.

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

(20-E) Tenemos dos conductores rectilíneos verticales y muy largos, dispuestos paralelamente y separados 3,5 m. Por el primero circula una intensidad de 3 A hacia arriba. i) Calcule razonadamente el valor y el sentido de la corriente que debe circular por el segundo conductor para que el campo magnético en un punto situado entre los dos conductores y a 1.5 m del primero sea nulo. ii) Realice un esquema representando las magnitudes implicadas. µ0 = 4·π·10-7·T·A· m-1

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

(18-R) Suponga dos hilos metálicos largos, rectilíneos y paralelos, por los que circulan corrientes en el mismo sentido con intensidades I1 =1 A e I2 =2 A. Si entre dichos hilos hay una separación de 20 cm, calcule el vector campo magnético a 5 cm a la izquierda del primer hilo metálico. µ0 = 4·π·10-7·T·A· m-1

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

(19-R) Dos conductores rectilíneos, paralelos y muy largos separados 0.2 m transportan corrientes de 10 y 4 A, respectivamente, en sentidos opuestos. i) Dibuje en un esquema el campo magnético producido por cada uno de los conductores en un punto del plano definido por ellos y situado a 0.1 m a la derecha del segundo y calcule la intensidad del campo total. ii) Determine la fuerza por unidad de longitud sobre uno de los conductores, indicando si es atractiva o repulsiva. µ0 = 4·π·10-7·N·A-2

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

Considere dos conductores rectilíneos, muy largos, paralelos y separados 0,06 𝑚, por los que circulan corrientes de 9 A y 15 A en el mismo sentido. i) Dibuje en un esquema el vector campo magnético resultante en el punto medio de la línea que une ambos conductores y razone su dirección y sentido. ii) En la región entre los conductores, ¿a qué distancia del conductor por el que circulan 9 A se anula el campo magnético? Justifique su respuesta. µ0 = 4·π·10-7·T·A· m-1

FÍSICA. 2021. SUPLENTE JUNIO. EJERCICIO B1.

(15-E) Dos conductores rectilíneos, verticales y paralelos, distan entre sí 10 cm. Por el primero de ellos circula una corriente de 20 A hacia arriba. a) Calcule la corriente que debe circular por el otro conductor para que el campo magnético en un punto situado a la izquierda de ambos conductores y a 5 cm de uno de ellos sea nulo. b) Razone cuál sería el valor del campo magnético en el punto medio del segmento que separa los dos conductores si por el segundo circulara una corriente del mismo valor y sentido contrario que por el primero. µ0 = 4·π·10-7·T·A· m-1

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

(18-E) Un conductor rectilíneo transporta una corriente de 10 A en el sentido positivo del eje Z. Un protón situado a 50 cm del conductor se dirige perpendicularmente hacia el conductor con una velocidad de 2·105 m/s . Realice una representación gráfica indicando todas las magnitudes vectoriales implicadas y determine el módulo, dirección y sentido de la fuerza que actúa sobre el protón. µ0 = 4·π·10-7·T·A· m-11; qe=1.6·10-19 C

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

(19-R) Por el hilo A circula la corriente IA=10 A. i) Determine, razonadamente, el valor y sentido de la intensidad IB, si el campo magnético total es cero en el punto P, situado a 0.25m a la derecha del hilo A. ii) Calcule la fuerza magnética que ejercen los dos hilos conductores sobre un electrón que se moviera en el mismo plano XY, con una velocidad de 5·103 m/s verticalmente hacia arriba, 0,05 m a la derecha del hilo B.

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

Un hilo conductor recto de longitud 0,2 m y masa 8⋅10-3 kg está situado a lo largo del eje OX en presencia de un campo magnético uniforme 𝐵 =0,5 𝑘 T y del campo gravitatorio terrestre, dirigido en el sentido negativo del eje OY, no existiendo otras fuerzas aplicadas sobre el hilo. Justifique, ayudándose de un esquema, el sentido de la corriente que debe circular por el hilo para que esté en equilibrio, y calcule razonadamente el valor de la intensidad. 𝑔=9,8 m·s-2

FÍSICA. 2021. RESERVA A. B1.

(19-E) Por un hilo conductor situado paralelo al ecuador terrestre pasa una corriente eléctrica que lo mantiene suspendido en esa posición debido al magnetismo de la Tierra. Sabiendo que el campo magnético es paralelo a la superficie y vale 5·10-5 T y que el hilo tiene una densidad longitudinal de masa de 4 ·10-3g/m, calcule la intensidad de corriente que debe circular por el conductor ayudándose del esquema correspondiente. g = 9,8 m/s2

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

(21-RB) Una espira cuadrada de 5 𝑐𝑚 de lado se sitúa en un plano perpendicular a un campo magnético uniforme de módulo 20 𝑇. Si se reduce de manera uniforme el valor del módulo del campo a 10 T en un intervalo de tiempo de 3 𝑠, calcule de forma razonada: i) La expresión del flujo magnético que atraviesa la espira en función del tiempo. ii) La fuerza electromotriz inducida en ese periodo de tiempo.

FÍSICA. 2021.RESERVA B. B1

(19-E) En el seno de un campo magnético de 0.4 T se encuentra una bobina circular, de 100 espiras de 0.2 m de radio situada en un plano perpendicular al campo magnético. Determine la fuerza electromotriz inducida en la bobina en los casos siguientes referidos a un intervalo de tiempo igual a 2s: i) Se duplica el campo magnético. ii) Se gira la bobina 90° en torno al eje paralelo al campo magnético.

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

(19-R) Una bobina de 80 espiras de radio 0.06m se coloca en un campo magnético de manera que el flujo que la atraviesa sea máximo. Si el campo varía de acuerdo con la función B= 0.5 -0.02 t (T), determine: i) El flujo que atraviesa cada espira de la bobina en t = 10s. ii) La fuerza electromotriz inducida en la bobina.

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

(21-SJun) Una bobina de 50 espiras circulares de 0,05 𝑚 de radio se orienta en un campo magnético de manera que el flujo que la atraviesa sea máximo en todo instante. El módulo del campo magnético varía con el tiempo según la expresión 𝐵(𝑡)=0,5⋅𝑡+0,8⋅𝑡2 (S.I.). i) Deduzca la expresión del flujo magnético que atraviesa la bobina en función del tiempo. ii) Determine razonadamente la fuerza electromotriz inducida en la bobina en el instante 𝑡=10 𝑠.

FÍSICA. 2021.SUPLENTE JUNIO. B2

(21-SJul) Una espira cuadrada de 5 𝑐𝑚 de lado se encuentra en un plano perpendicular a un campo magnético variable con el tiempo de expresión 𝐵(𝑡)=6⋅𝑡2+1 (S.I.). i) Calcule, ayudándose de un esquema, la expresión del flujo magnético a través de la espira en función del tiempo. ii) Calcule el valor de la fuerza electromotriz inducida en la espira en el instante 𝑡=10 𝑠.

FÍSICA. 2021.SUPLENTE JULIO. B2

(17-R) A una espira circular de 4 cm de radio, que descansa en el plano XY, se le aplica un campo magnético B=0.02 t3 k T, donde t es el tiempo en segundos. Represente gráficamente la fuerza electromotriz inducida en el intervalo comprendido entre t=0 s y t=4 s.

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

(20-E) Una espira cuadrada penetra en un campo uniforme de 2 T, perpendicular al plano de la espira. Mientras entra, la superficie de la espira afectada por el campo magnético aumenta según la expresión: S(t) = 0’25·t m2. i) Realice un esquema que muestre el sentido de la corriente inducida en la espira y los campos magnéticos implicados (externo e inducido). ii) Calcule razonadamente la fuerza electromotriz inducida en la espira.

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

(19-E) Una espira rectangular como la de la figura posee uno de sus lados móvil que se mueve dentro de un campo magnético uniforme de 0.8 T con una velocidad constante de 0.12 m/s .Calcule: i) La f.e.m. inducida en la espira en función del tiempo. ii) La intensidad y el sentido de la corriente que recorre la espira si su resistencia eléctrica es de 0.2 Ω.

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

(19-R) Una espira circular de 0.05m de radio está en un plano horizontal entre un dispositivo de imanes que crea un campo magnético vertical hacia arriba de 0.8 T. Si durante 5·10-3 s se gira a velocidad constante el sistema de imanes, haciendo rotar 60º el campo magnético, calcule: i) El flujo inicial y final que atraviesa la espira. ii) La fuerza electromotriz inducida en la misma. iii) La intensidad de corriente inducida si la resistencia del conductor de la espira es de 8 Ω.

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

(20-E) Una espira cuadrada de 4 m de lado, situada inicialmente en el plano XY, está inmersa en un campo magnético uniforme de 3 T, dirigido en el sentido positivo del eje X. La espira gira con una velocidad angular de 100 rad·s-1 en torno al eje Y. Calcule razonadamente, apoyándose en un esquema: i) El flujo magnético en función del tiempo. ii) La fuerza electromotriz inducida en función del tiempo.

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

(19-R) Una bobina circular de 150 espiras y 0.12 m de diámetro gira en el seno de un campo magnético uniforme de 0.4 T inicialmente perpendicular al plano de la espira con una velocidad de 𝜋𝑟𝑎𝑑⋅𝑠−1. i) Calcule el flujo magnético que atraviesa la bobina en función del tiempo. ii) Determine el valor máximo de la fuerza electromotriz inducida.

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

Una espira circular de 5 𝑐𝑚 de radio gira alrededor de uno de sus diámetros con una velocidad angular igual a 𝜋 rad ⋅𝑠−1 en una región del espacio en la que existe un campo magnético uniforme de módulo igual a 10 𝑇, perpendicular al eje de giro. Sabiendo que en el instante inicial el flujo es máximo: i) Calcule razonadamente, ayudándose de un esquema, la expresión del flujo magnético en función del tiempo. ii) Calcule razonadamente el valor de la fuerza electromotriz inducida en el instante 𝑡=50 𝑠.

FÍSICA. 2021. JUNIO. B1

(17-R) Un campo magnético de intensidad: B = 2·sen(100 π t+π) (SI) forma un ángulo de 45º con el plano de una espira circular de radio R=12 cm . Calcule la fuerza electromotriz inducida en la espira en el instante t=2 s

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

(17-E) Una bobina, de 10 espiras circulares de 15 cm de radio, está situada en una región en la que existe un campo magnético uniforme cuya intensidad varía con el tiempo según: B = 2·cos(2·πt-π/4) (SI). Y cuya dirección forma un ángulo de 30º con el eje de la bobina. La resistencia de la bobina es de 0.2 Ω. Calcule el flujo del campo a través de la bobina en función del tiempo y la intensidad que circula por ella a los 3 s.

CAMPO MAGNÉTICO E INDUCCIÓN

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