UNIVERSIDAD DE EL SALVADORFACULTAD MULTIDISCIPLINARIA DE OCCIDENTE DEPARTAMENTO DE FÍSICA FÍSICA III PARA INGENIERÍA “Guía de Fuentes de Campo Magnético” Instructores: Br. Maynor Gabriel López Jiménez Br. Juan Carlos Monzón Monzón Br. Giovanni Salvador Vargas Barillas Catedrático: Lic. Benancio Henríquez Miranda Preguntas 1-¿Qué produce un campo magnético? Elija toda respuesta correcta. a) Un objeto inmóvil con carga eléctrica. b) Un objeto en movimiento con carga eléctrica. c) Un conductor inmóvil que porta corriente eléctrica. d) Una diferencia en potencial eléctrico. e) Un resistor eléctrico. 2-¿Qué ocurre con la magnitud del campo magnético adentro de un largo solenoide si la corriente se duplica? a) Se vuelve 4 veces mayor. b) Se duplica. c) No cambia. d) Se reduce a la mitad. e) Se convierte en un cuarto. 3-dos electrones magnético es cero a) Viajan a lo b) Viajan a lo c) Viajan a opuestas. d) Viajan a interceptan. se desplazan con la misma velocidad. El campo en el punto medio entre ellos. Esto significa que: largo de la misma línea. largo de lineas paralelas, en la misma dirección. lo largo de lineas paralelas, en direcciones lo largo de la lineas perpendiculares que se 4-Un protón esta viajando al norte con velocidad constante. Los siguientes puntos están todos a 1m de distancia del protón en un momento dado. ¿En cual punto la magnitud del campo magnético es mas grande? a) Frente al protón. b) Detrás del protón. c) Al este del protón. d) Al suroeste del protón. 5-Los diagramas muestran tres circuitos que consisten en arcos circulares concéntricos (círculos ya sea media o un cuarto de radios R, 2R y 3R) y longitudes radiales. Los circuitos llevan la misma corriente. Ordenarlos de menor a mayor de acuerdo a la magnitud del campo magnético en el punto C. a) 1,2,3 b) 3,2,1 c) 1,3,2 d) 2,3,1 6-Dos largos alambres paralelos portan corriente igual en magnitud pero direcciones opuestas. En un punto intermedio entre los alambres, el campo magnético es: a) cero. b) diferente de cero y a lo largo de la linea que conecta los alambres. c) diferente de cero y paralelo a los alambres. d) diferente de cero y perpendicular a el plano de los dos alambres. 7-El diagrama muestra 3 cables perpendiculares a la pagina y que están separados por distancias iguales. Las corrientes son iguales en el sentido que se indica en el diagrama. Ordene los cables de acuerdo a la magnitud de las fuerzas eléctricas sobre ellos de menor a mayor. a) 1,2,3 b) 2, 1 y 3 empatan c) 2 y 3 empatan, 1 d) 1 y 3 empatan, 2 Ejercicios 1-Los semicírculos de alambre que se muestran en la figura tienen radios a y b. Calcule el campo magnético neto (magnitud y dirección) que produce la corriente en los alambres en el punto P. a) μ 0 I ( b−a ) 2ab b) μ0 I a b 4 (b−a) μ 0 I ( b−a ) 4ab μ I ( a−b ) 0 d) 4ab 2-Dos alambres largos, rectos y paralelos están separados por una distancia de 1.00 m. El alambre de la izquierda conduce una corriente I1 de 6.00 A hacia el plano del papel. a) ¿Cuáles deben ser la magnitud y el sentido de la corriente I2 para que el campo neto en el punto P sea cero? b)¿Cuáles son la magnitud y la dirección del campo neto en Q? c) ¿Cuál es la magnitud del campo neto en S? c) a) 2A; 2.10μT hacia la derecha; 2.06μT b) 3A; 2.13μT hacia la izquierda; 2.06μT c) 2.2A; 2.13μT hacia la derecha; 2.06μT d) 2A; 2.13μT hacia la izquierda; 2.06μT 3-Una partícula alfa (carga 12e) y un electrón se mueven en sentidos opuestos desde el mismo punto, cada uno con rapidez de 2.5×10 5 m / s . Calcule la magnitud y dirección del campo magnético total que producen estas cargas en el punto P, que se encuentra a 1.75 nm de cada uno. a) 2.57mT hacia afuera de la pagina. b) 2.52mT hacia adentro de la pagina c) 2.37mT hacia afuera de la pagina d) Ninguna de las anteriores. 4-Un solenoide de 10.0 cm de diámetro y 75.0 cm de largo está hecho de alambre de cobre de 0.100 cm de diámetro, con aislamiento muy delgado. El alambre se enrolla en un tubo de cartón en una sola capa, con vueltas adyacentes que se tocan mutuamente. ¿Qué potencia debe entregar al solenoide si debe producir un campo de 8.00 mT en su centro? a) 275W b) 230W c) 270W d) 227W 5-La densidad de corriente de un alambre largo, solido y cilíndrico de radio a sigue la dirección del eje y varia linealmente con la distancia radial r del eje según j= j 0 r . Determine el campo magnético a dentro del alambre. Exprese la respuesta en función de la corriente total I transportada por el alambre. 2 2 2 a) μ 0 I r b) μ 0 I r c) μ 0 I r d) μ 0 I r 2πa 2 3πa 3 2 π a2 2πa 3 6-Una tira de metal delgada y muy larga con un ancho w lleva a todo lo largo una corriente I, como se muestra en la figura . Determine el campo magnético en el punto P del diagrama. El punto P está en el plano de la tira a una distancia b de ella. a) μ 0 I l n ( 1+ w ) k^ b) c) 2πw b μ0 I b l n ( 1+ ) k^ 2πw w −μ0 I w l n( 1+ ) k^ 2πw b d) μ0 I w l n( 1+ ) k^ πw b 7-Un conductor cilíndrico largo de radio R lleva una corriente I, como se muestra en la figura. Sin embargo, la densidad de corriente J no es uniforme en toda la sección transversal del conductor, sino que es una función del radio según J = br, donde b es una constante. Determine la expresión para el campo magnético B a) a una distancia r1 < R y b) a una distancia r2 > R, medida desde su eje. a) b) c) μ0 b r1 ; μ0 b R 3 6 3 r2 μ 0 b r1 ; μ 0 b R 3 6 r2 3 μ 0 b r1 ; μ 0 b R 2 3 r2 3 2 2 d) Ninguna de las anteriores. 8-En la figura, el ramal del circuito que incluye la batería está muy lejos de los dos segmentos horizontales que contienen dos resistores. Estos segmentos horizontales están separados por una distancia de 5.00 cm y su longitud es mucho mayor que 5.00 cm. Se lanza un protón (carga, +e) a 650 km/s desde un punto intermedio entre los dos segmentos horizontales superiores del circuito. La velocidad inicial del protón está en el plano del circuito y se dirige hacia el alambre de arriba. Determine la magnitud y dirección de la fuerza magnética inicial sobre el protón. a) 5.2×10−18 N b) 5.0×10−18 N c) 5.0×10−16 N d) Ninguna de las anteriores. 9-Un par de varillas metálicas largas y rígidas, cada una de longitud L, están paralelas sobre una mesa perfectamente lisa. Se conectan sus extremos con resortes conductores idénticos, muy ligeros, con constante de fuerza k (ver figura) y cuya longitud es despreciable cuando no se encuentran estirados. Si una corriente I circula por el circuito, los resortes se estirarán. ¿Con qué separación las varillas permanecerán en reposo? Suponga que k es suficientemente grande para que la separación de las varillas sea mucho menor que L. a) b) c) √ √ √ μ0 I L 2π k μ0 I 2 L π k μ0 I 2 2π k d) Ninguna de las anteriores. 10-Dos alambres largos y paralelos cuelgan de cordeles de 4.00 cm de largo de un eje común (ver figura). Los alambres tienen una masa por unidad de longitud de 0.0125 kg/m y transportan la misma corriente en sentidos opuestos. ¿Cuál es la corriente en cada alambre si los cordeles cuelgan a un ángulo de 6.00° con respecto a la vertical? a) 23.2A b) 32.3A c) 22.2A d) Ninguna de las anteriores. 11-Una espira circular tiene radio R y conduce una corriente I2 en sentido horario (ver figura). El centro de la espira está a una distancia D sobre un alambre largo y recto. ¿Cuáles son la magnitud y dirección de la corriente I1 en el alambre si el campo magnético en el centro de la espira es igual a cero? a) π D I 2 hacia R π b) R I 2 hacia D π D hacia c) I 2R 2 d) π R I 2 hacia D afuera. adentro. afuera. adentro. 12-Un alambre en forma de semicírculo con radio a está orientado en el plano yz con su centro de curvatura en el origen (ver figura). Si la corriente en el alambre es I,calcule las componentes del campo magnético producido en el punto P, a una distancia x a lo largo del eje x. μ0 I a2 μ0 I a3 ; B = y 4( x 2 + a2 )3 / 2 2 π x ( x 2 +a 2 )1 / 2 μ0 I a 2 μ0 I a 3 ; B = B x= y 2 2 1/ 2 2 2 3/ 2 4( x + a ) 2 π x ( x +a ) 2 3 μ0 I a μ0 I a ; B = B x= y 2 2 3/2 4( x + a ) 2 π x ( x 2 +a 2 ) 3/ 2 a) B = x b) c) d) Ninguna de las anteriores.