TALLER DE FISICA II Juli´ an Steven Gutierrez an
Ph.D (c) en F´ısica. ´ rica M.Sc en F´ısica Teorica o 3 de diciembre de 2017
Fuerza Fuerza Magn´ Ma gn´ etic et ica a Un alambre ala mbre rectil rect il´´ıneo largo l argo contiene cont iene una un a regi´ regi ´on on semicircular con radio de 0.95 m, y est´a colocado col ocado en un campo magn´etico etico uniforme de magnitud 2.20 T, como se ilustra en la figura. ¿Cu´al al es la fuerza magn´etica etica neta que act´ ua ua sobre el alambre cuando conduce una corriente de 3.40 A?
Fuerza uer za Magn´ Mag n´ etica eti ca I I Una barra met´alica alica de 3.00 N, y 1.50 m de longitud tiene una resistencia de 10.0 Ω y descansa horizontal sobre alambres conductores que la conectan al circuito de la siguiente figura. La barra est´a en un campo magn´ etico etico uniforme horizontal de 1.60 T, y no est´a sujeta a los alambres del circuito. ¿Cu´al al es la aceleraci´on on de la barra barra justo despu´ es es de que se cierra cierra el interruptor S?
Fuentes de campo camp o magn´ etico etico I Dos l´ıneas ınea s de transmi tran smisi´ si´on on largas y paralelas, separadas por una distancia de 40.0 cm, conducen corrientes de 25.0 A y 75.0 A. Determine todas las ubicaciones en que el campo magn´ etico etico neto de los dos alambres es igual a cero, si las corrientes fluyen a) en el mismo sentido y b) en sentidos opuestos.
Fuerza uerza Magn´ Magn´ etica eti ca III II I La espira rectangular de alambre que se ilustra en la siguiente figura tiene una masa de 0.15 g por cent´ cent´ımetro de longitud, y gira sobre el lado ab en un eje sin fricci´on. on. La corriente en el alambre es de 8.2 A en la direcci´on que se ilustra. Encuentre la magnitud y la direcci´on on del campo camp o magn´etico etico paralelo al eje y que ocasionar´ o casionar´ a que la espira se balancee hasta que su plano forme un angulo ´angulo de 30.0 con el plano yz. ◦
Fuentes de campo magn´ etico II Una part´ıcula alfa (carga +2e) y un electr´ on se mueven en sentidos opuestos desde el mismo punto, cada uno con rapidez de 2 50 × 105 m/s. Calcule la magnitud y direcci´on del campo magn´ etico total que producen estas cargas en el punto P, que se encuentra a 1.75 nm de cada uno. ,
Fuentes de campo magn´ etico III Cuatro cables muy largos, que transportan corriente, est´an en el mismo plano y se intersecan para formar un cuadrado de 40.0 cm por lado, como se ilustra en la siguiente figura. Determine la magnitud y direcci´on de la corriente I de manera que el campo magn´etico en el centro del cuadrado sea igual a cero.
Fuentes de campo magn´ etico IV Es com´ un que los alambres de las l´amparas dom´esticas est´en separados 3.0 mm de un centro al otro y conduzcan corrientes iguales en sentidos opuestos. Si el cable conduce corriente a una bombilla el´ ectrica de 100 W conectado a trav´es de una diferencia de potencial de 120 V, ¿cu´al es la fuerza por metro que cada alambre del cable ejerce sobre el otro? ¿La fuerza es de atracci´on o repulsi´on? ¿Esta fuerza es suficientemente grande como para considerarla en el dise˜no del cable? (Modele el cable de la l´ampara como un alambre muy largo y recto.)
Fuentes de campo magn´ etico V Calcule la magnitud y direcci´on del campo magn´etico en el punto P debido a la corriente en la secci´ on semicircular del alambre que se ilustra en la siguiente figura (Sugerencia: Preg´untese si la corriente en la secci´on larga y recta del alambre produce un campo en P.)
Inducci´ on electromagn´ etica Una varilla conductora, de 20 cm de longitud y 10 Ω de resistencia el´ ectrica, se desplaza paralelamente a s´ı misma y sin rozamiento, con una velocidad de 5 cm/s, sobre un conductor en forma de U, de resistencia despreciable, situado en el interior de un campo magn´etico de 0,1 T. Calcula la fuerza magn´etica que act´ua sobre los electrones de la barra y el campo el´ectrico en su interior. Halla la fuerza electromotriz que aparece entre los extremos de la varilla y la intensidad de la corriente el´ectrica que recorre el circuito y su sentido. ¿Qu´ e fuerza externa hay que aplicar para mantener el movimiento de la varilla? Calcula la potencia necesaria para mantener el movimiento de la varilla.
Inducci´ on electromagn´ etica II Una bobina circular, que est´a formada por 100 espiras de 2 cm de radio y 10 Ω de resistencia el´ectrica, se encuentra colocada perpendicularmente a un campo magn´etico de 0,8 T. Si el campo magn´ etico se anula al cabo de 0,1 s, determina la fuerza electromotriz inducida, la intensidad que recorre el circuito y la cantidad de carga transportada. ¿C´omo se modifican las magnitudes anteriores si el campo magn´ etico tarda el doble de tiempo en anularse?
Inducci´ on electromagn´ etica III El circuito primario de un transformador est´a formado por 1200 espiras y el secundario por 20. Si el circuito primario se conecta a una diferencia de potencial de 220 V, calcula la diferencia de potencial a la salida del circuito secundario. ¿Cu´al es el valor de la intensidad de la corriente en el secundario cuando la intensidad en el primario es 0,5 A?
Inducci´ on electromagn´ etica IV Una espira de 10 cm 2 de ´area est´a situada perpendicularmente en el seno de un campo magn´etico de 1 T. Si el campo disminuye proporcionalmente hasta anularse al cabo de 2s, calcula la fuerza electromotriz inducida. Representa de forma gr´afica el campo magn´etico y la fuerza electromotriz inducida en funci´on del tiempo. Si el campo magn´ etico es perpendicular al plano del papel y de sentido hacia fuera, indica en un esquema el sentido de la intensidad de la corriente el´ectrica inducida en la espira.
