bachillerato
Matemáticas Física y Química
RESOLUCIÓN EJERCICIOS CAMPO MAGNÉTICO
RESOLUCIÓN DE LOS EJERCICIOS DE CAMPO MAGNÉTICO PARA FÍSICA DE 2º DE BACHILLERATO:
PODRÍA INTERESAR IR A LA LEY DE LORENTZ
INTERESA IR A LEY DE BIOT Y SAVART
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RESOLUCIONES DE LOS EJERCICIOS PROPUESTOS:
EJERCICIO F2BE5:
Se introduce un electrón en un campo magnético uniforme con una velocidad de 1,5·107 m·s-1 a lo largo del eje OX, notándose que en esta situación, no actúa ninguna fuerza sobre la carga. Cuando la carga se mueve a la misma velocidad, pero en la dirección positiva del eje OY, la fuerza ejercida sobre la carga es de 3,2·10-8 dinas, estando dirigida dicha fuerza en el sentido positivo del eje OZ.
Determinar el vector inducción B, en módulo, dirección y sentido.
DATOS: Qe–=1,6·10-19 C; 1 dina=10-5 N.
RESOLUCIÓN:
Según la Ley de Lorentz: F= q (vxB);
Como la fuerza es cero cuando lleva la dirección del eje OX, deducimos que el campo tiene que ser paralelo a esta dirección.
Recordar que el módulo del producto vectorial es v·B·sen a, y el seno es cero si a=0.
Por el otro dato se deduce que B lleva la dirección y sentido del eje OY positivo, teniendo en cuenta las propiedades del producto vectorial que aparece en la Ley de Lorentz.
El módulo de F es F=q·v·B, por lo que: B = F/qv = 0,133 Teslas.
EJERCICIO F2BE6:
Una varilla de 140 g y 30 cm de longitud está apoyada sobre una superficie horizontal, siendo el coeficiente estático de rozamiento entre ambos 0,5. Si la varilla es recorrida por una corriente de 12 A, calcular:
a) El módulo vector inducción magnética que hace que la varilla empiece a deslizar.
b) ¿Cuál es la dirección de dicho vector?.
RESOLUCIÓN DE ÉSTE Y DEL RESTO DE LOS EJERCICIOS PROPUESTOS:
La fuerza necesaria para que la varilla empiece a deslizar es la que contrarresta la fuerza de rozamiento estático (Fr=μmg).
La fuerza que actúa sobre un conductor rectilínea que se encuentra en un lugar donde existe un campo magnético, vale Fm=I·l·B·sena;
igualamos para sena = 1 (a=90), para que B sea el menor posible.
μmg=IlB ; B=0,19 Teslas en dirección perpendicular a la superficie horizontal sobre la que se apoya la varilla.
EJERCICIO F2BE35:
Por dos conductores rectilíneos, paralelos e indefinidos que están separados por una distancia d=15 cm, circulan corrientes eléctricas del mismo sentido. Por el primero pasan 5,4·104 culombios cada hora y por el segundo circula una corriente de 10 A. Determinar:
A) La fuerza que actúa, por unidad de longitud, sobre cada conductor.
b) la dirección, intensidad y sentido del vector campo magnético, B, en cada uno de los puntos pertenecientes al plano determinado por ambos conductores y situados a una distancia de 20 cm del primero.
EJERCICIO F2BE113:
Un electrón, que lleva una energía es de 1 eV (electrón voltio), gira en una órbita circular plana y horizontal sobre la que actúan perpendicularmente un campo magnético uniforme dirigido de arriba abajo y cuya intensidad es de 10 -4 T.
Determinar:
a)La velocidad del electrón.
b)El radio de su órbita, obteniendo previamente la expresión haciendo los razonamientos adecuados.
DATOS: Tener en cuenta que “1 eV es la energía que posee un electrón cuando lo colocamos en una zona donde la diferencia de potencial es de 1 voltio”. melectrón=9,11·10-31 kg; qelectrón=1,6·10-19 C
RESOLUCIÓN:
1eV=E=q·ΔV=1,6·10-19·1=1,6·10-19 V
a) La velocidad que lleva la podemos obtener por la energía cinética:
b) El radio de la órbita que describe el electrón, lo hallamos teniendo en cuenta que como la única fuerza que existe es la magnética, que es perpendicular a la trayectoria, se produce un movimiento circular uniforme:
Como la fuerza es centrípeta:
EJERCICIO F2BE243:
Un protón se mueve en el interior de un campo magnético, cuya intensidad es de 3,0·10–2 T, describiendo una circunferencia que recorre a 5·105 m/s en dirección perpendicular al campo magnético. Calcular el módulo de la fuerza que actúa sobre el protón.
RESOLUCIÓN:
Con la Ley de Lorentz:
La fuerza entonces, que actúa sobre el protón:
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