UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ELECTROMAGNETISMO Trabajo Colaborativo 2
ELECTROMAGNETISMO
TRABAJO COLABORATIVO 2
Presentado por: Juan Camilo Obredor Angela sabogal Fabian Ariza Cristian Solano Andres Sabala
GRUPO 201424_62
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD Bogota Abril 2017
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INTRODUCCIÓN
Con el desarrollo de la guía de actividad del trabajo colaborativo dos, se busca que el estudiante este en las capacidades de estudiar y verificar toda la temática de la Unidad 2, permitiendo de esta manera que pueda evaluar las capacidades adquiridas en el transcurso de la unidad, poniendo en práctica dicho aprendizaje con el desarrollo de los ejercicios y la temática en general, Con el resumen, de un tema como lo son los campos magnetostáticos, materiales y dispositivos magnéticos su funcionamiento, busca entender, manejar y adquirir destreza para el desarrollo del curso.
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OBJETIVOS GENERAL
Conocer los conceptos básicos relacionados con el electromagnetismo
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Aprender conceptos básicos relacionados con los campos magnetostáticos, materiales y dispositivos magnéticos.
Desarrollar (3) ejercicios de los propuestos para la unidad y compartirlos en el foro colaborativo con los demás integrantes del grupo.
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1. Considere un electrón cerca del ecuador de la Tierra. ¿En qué dirección tiende a desviarse si su velocidad está dirigida hacia: a) Abajo, b) el norte, c) el oeste o d) el sureste Se debe aplicar la regla de la mano sobre el campo magnético de la tierra, este campo se alrededor de un bucle en sentido contrario de las manecillas del reloj, el campo magnético siempre apunta hacia el norte dentro del bucle. En la línea del ecuador el campo magnético de la tierra esta horizontalmente al norte debido a que la carga del electrón es negativa
⃗ ⃗ ∗
Es opuesta a regla de la mano:
y
entonces, imaginando el campo de la tierra y aplicando la
a) Abajo: La fuerza está dirigida hacia el oeste b) Norte: La fuerza esta dirigida al centro 0 c) Oeste: La fuerza va directamente hacia arriba d) Sureste: La fuerza va directamente hacia abajo
2. Calcule la magnitud del campo magnético en un punto que está a 0.15m de distancia de un conductor delgado y largo que lleva una corriente de 3.8 A El material se magnetiza cuando se coloca cerca de un campo eléctrico, esta capacidad de un material en ser magnetizado es llamada permeabilidad magnética:
2 ( )
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La permeabilidad magnética en el vacío
3.8 0.15 ∗ −
4∗10 (( ) ) 2 ∗ − 0.38 4 ∗10 2 (0.15) 0.0000002 ∗2.5333 0.00000050666 5.066̂ +2̂ / ⃗ 2 ̂ 4̂ +
Reemplazando en la ecuación:
3. Un protón se mueve con una velocidad
campo magnético tiene un valor fuerza magnética que experimenta esta carga?
Usando las propiedades del producto vectorial para
en una región donde el
. ¿Cuál es la magnitud de la
⃗
de la ecuación se tiene que
⃗ ⃗[12⃗4213 ] 2+12 +6+1 +4+4 10 +7 +8
La magnitud del vector es
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|⃗ | √10 +7 +8− . − 14.6. La fuerza que experimenta la carga según la magnitud del vector es
|⃗|− |⃗| − 1.60210 14.− 6. 2.3410 Ejercicio 4 Dos conductores largos y paralelos separados 15 , transportan corrientes en una misma dirección. El primer alambre lleva una corriente 1 = 8 y el segundo lleva una 2 = 13 . a) ¿Cuál es la magnitud del campo magnético producido por 1 en la ubicación de 2? b) ¿Cuál es la fuerza por cada unidad de longitud ejercida por 1 sobre 2? c) ¿Cuál es la magnitud del campo magnético producido por 2 en la ubicación de 1? d) ¿Cuál es la fuerza por cada unidad de longitud ejercida por 2 sobre 1?
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a) ¿Cuál es la magnitud del producido por 1 en la
campo magnético ubicación de 2?
−
2 4.2.10,1∶−2.10 5.8 2. 10 − ∶ 2.10−
¿Cuál es la magnitud del campo magnético producido por 2 en la ubicación de 1?
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2 4.2.100,−15.13 2.10 − :1,38.10 − Fl μ2 .8 .13 .0,15m4,16.0,130− 1,38 .10 − , +4 + 3 + 5 ∆ ∞ 12 2 ¿Cuál es la fuerza por cada unidad de longitud ejercida por 2 sobre 1?
5.
Un
protón
un
y una partícula alfa acelerados mediante una diferencia de potencial común
deuterón
son . Cada una de las partículas entra
en un campo magnético uniforme con una velocidad en dirección perpendicular a . El protón se mueve en una trayectoria Circular de radio . Determine los radios de las órbitas circulares del deuterón, , y de la partícula alfa, , todos ellos en función de .
Solución
Datos del ejercicio.
2 2 3
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2 23 23 2 ∞ 2∞ 25 5 ∞ ∞ 4 22 4 2 2.4 2.9∗10 /
6. Un alambre largo y recto yace sobre una mesa horizontal y lleva una corriente de . En el vacío, un protón se mueve paralelamente al alambre (en dirección opuesta a la corriente) con una rapidez constante de y a una distancia d por encima del alambre. Determine el valor de d. Puede ignorar el campo magnético causado por la Tierra.
Tenemos los siguientes datos:
2.4910 ?
Para realizar el ejercicio debemos tener en cuenta las siguientes formulas tanto de la fuerza
magnética
como la de campo magnético
.
Donde, una carga de prueba q, con una velocidad v, se sitúa en el seno de un campo magnético B, sufre una fuerza magnética expresada a continuación
= × × × → → → → ;
,
,
,
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También trabajaremos con la integral cerrada en una superficie.
∮ × 4× ×10 − × d=
2× ×× (Permeabilidad del vacío)
distancia entre el protón y el alambre
Equivalencia de un protón y su masa es igual a:
1.76 ×10−− Y la equivalencia de la gravedad es:
9.81 Hallaremos la distancia. Hallamos en B en términos de d,
.× ×
2.442××10×− ×−
Reemplazamos valores en la ecuación.
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× × × 1.6×10 −×2.9×10 ×4.8×10 − ×− −×9.8 1. 7 ×10 −×2.9×10 ×4.8×10 − ×−) (1. 6 ×10 1.7×10 −×9.81 − × × − × ×− 2.23×10 16.66×10 − × × − . La distancia que existe entre el protón y el alambre es de 0.134 metros.
0.376
1.54
7. Un ciclotrón, concebido para acelerar protones, tiene un campo magnético de magnitud en una región de radio . ¿Qué valores tienen a) la frecuencia y b) la rapidez máxima adquirida por los protones? La frecuencia
2
Donde: Carga eléctrica del protón q = Campo Magnético B = Masa del electrón m =
−
3761.−610 1.0.6710 1.2610∗1.−6710∗0.3−76 T 5.98410 5.98 La frecuencia es de
de
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b. Rapidez máxima adquirida por los protones
Donde:
−
Carga eléctrica del protón q =
3761.−610 1.0.6710 1.54 1.54∗1.1.6610710−−∗0.376 55.4710 55.4710
Campo Magnético B = Masa del electrón m = Radio r =
La rapidez es de
8. Un selector de velocidad está constituido por los campos eléctrico y magnético que se describen mediante las expresiones , siendo . Determine el valor de E tal que un electrón de trasladándose a lo largo del eje positivo x no se desvíe.
736 ̂ 23 1 ≅ 1.602∗10 − 736 736∗1.6−02∗10 − 1.179∗10 1 2 1.179∗10− − > 2 ∗1.179∗10
Sabiendo que
Entonces el electrón posee una energía cinética así:
Ahora como
Entonces
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9.109∗10− ≅ 1.109∗10 ⁄ 1.602∗10 − ⃗ ∗−∗23∗10 − ≅ 5.928∗10
Sabiendo que
entonces
La fuerza magnética que se ejerce sobre el campo carga :
en el electrón teniendo en cuenta la
=(-1.602*10-19)(1.6089*107 ̂
En la dirección negativa del eje X la fuerza se ejerce por E está dada
⃗
Para que el electrón no se desvíe se debe aplicar la siguiente formula:
⃗ +⃗ 0 +5.928 > 370.047
E decir
2.53..7
09. Una espira cuadrada de una sola vuelta, con por lado, transporta una corriente en dirección de las manecillas del reloj de La espira está en el interior de un solenoide, con el plano de la misma perpendicular al campo magnético del solenoide. El solenoide tiene y lleva una corriente en la dirección de las manecillas del reloj de Determine la fuerza que se ejerce en cada lado de la espira y el momento de torsión que actúa sobre la misma.
22 . 42 /
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RTA/ B=Campo magnético u0= constante de permeabilidad N/L =numero de vueltas
0.42 ∗22 ∗ 410 ∗9.24 410 116.1110 2.5 ∗0.037 ∗116.1110 10.2.57210∗4.2910
Ya hallando el campo magnético podemos proceder a sacar la fuerza magnética
La fuerza magnética es de 10.72x10^7 tesla Ahora debemos proceder a hallar la torsión T=I(A)
2.5mA*0.037 T=0.0925 es el valor del torque
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⃗
10. Un alambre transporta una corriente estable de 3.52 . Un tramo recto del alambre tiene 800 de largo y yace a lo largo del eje x dentro de un campo magnético uniforme, = 1.60 ̂ . Si la corriente está orientada en la dirección positiva de x, ¿cuál es la fuerza magnética que se ejerce sobre la sección del alambre? RTA/ para dar solucion a este ejercicio debemos utilizar la siguiente formula
la cual F representa Fuerza, i intensidad L longitud del hilo o senoide y B Campo magnetico o induccion magnetica
http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/fis/magnet.pdf por lo tanto procedemos a remplazar valores
3.528 ∗1.60 45.05
Por lo tanto la fuerza magnetica que se ejerce es 45.05 Joules Link del trabajo Colaborativo https://youtu.be/aAabjzeSdqE
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CONCLUSIONES
Con el desarrollo de los ejercicios de la unidad dos, el estudiante está en capacidades de verificar los concomimientos adquiridos.
Con el desarrollo de los ejercicios el estudiante evalúa sus conocimientos en base al desarrollo de la unidad I.
El aprendizaje basado en problemas (ABP) es un método docente basado en el estudiante como protagonista de su propio aprendizaje, nos permite crecer en la búsqueda de la profesionalización a través de la solución de problemas cotidianos y reales.
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