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• Francisco Abraham Ordoñez Pineda

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Fuerza y campo magnético, inducción 1. Si un electrón no se desvía al pasar por cierta región del espacio ¿podemos estar seguros de que no hay ningún campo magnético en esa región? R: No Respuesta de Francisco: No, debido a que se puede dar el caso de que existan varios campos magnéticos los cuales se anulen entre ellos esto quiere decir que la resultante entre estos sea cero , por lo tanto no se puede asegurar la inexistencia de campos.

2. Una carga de 0.050 C se mueve verticalmente en un campo de 0.080 T, orientado a 45° con respecto a la vertical. ¿Qué velocidad debe tener la carga para que la fuerza que actúe sobre ella sea de 10 N? R: 3536 m/s 3. Un haz de protones se acelera a una velocidad de 5 106 m s en un acelerador de partículas, y sale de este en dirección horizontal, entrando a un campo magnético uniforme. ¿Qué campo perpendicular a la velocidad del protón anularía la fuerza de gravedad y mantendría al haz moviéndose exactamente en dirección horizontal? R: 2.1 1014 T 4. En un espectrómetro de masas se selecciona un ión con carga doble y determinada velocidad, r usando un campo magnético de 100 mT,  q, v perpendicular a un campo eléctrico de 1.0 kV/m. Este mismo campo magnético se usa a continuación para desviar al ión, que describe una trayectoria circular de 15 mm de radio. Calcule a) la masa del ión y b) su energía cinética. c) ¿Aumenta la energía cinética del ión en la trayectoria circular? Explique por que. R: 4.8 1026 kg , 2.4 1018 J

B1

E

5. En una técnica experimental de tratamiento de tumores profundos, se bombardean piones (partículas elementales cuya masa es 2, 25 1028 kg ) con carga positiva para que penetren en el tejido y desintegren el tumor, liberando energía que mata las células cancerosas. Si se requieren piones con energía cinética de 10 keV y si se usa un selector de velocidad con una intensidad de campo eléctrico de 2 103 V m , ¿cuál debe ser la intensidad del campo magnético? R: 5.3 104 J

6. Se coloca un alambre largo a 2.0 cm directamente debajo de otro rígidamente montado (ver figura ). a) determine si las corrientes en los alambres deberían tener 2cm el mismo sentido o sentido contrario para que el alambre inferior esté en equilibrio (es decir, para que “flote”). b) Si el alambre inferior tiene una densidad lineal de masa de 1,5 103 kg m y los alambres conducen la misma corriente, ¿cuál debe ser esa corriente? R: el mismo sentido, 38.7 A 7. Dos conductores largos y paralelos están a 0.20 m de distancia y llevan corrientes iguales de 1.5 A en la misma dirección. Calcule la magnitud del campo magnético a 0.15 m de cada conductor, en su lado opuesto al otro conductor (puntos P y Q).

 P 20cm  Q 8. Una espira circular con 0.015 m2 de área está en un campo magnético uniforme de 0.30 T. .Cuál es el flujo a través del plano de la espira, si se encuentra a) paralela al campo, b) formando un ángulo de 37° con el campo y c) perpendicular al campo? 9. Una espira circular (de 20 cm de radio) se coloca dentro de un campo magnético uniforme de 0.15 T. ¿Qué ángulo (o ángulos) entre la normal al plano de la espira y el campo dará por resultado un flujo con magnitud de 1, 4 102 Tm 2 ? 10. El plano de una espira conductora de 0.020 m2 de área es perpendicular a un campo magnético uniforme de 0.30 T. Si el campo baja a cero en 0.0045 s, ¿cuál es la magnitud de la fem promedio inducida en la espira? 11. El flujo magnético que atraviesa una espira de alambre se reduce de 0.35 a 0.15 Wb en 0.20 s. La corriente inducida promedio en la bobina es de 10 A. Calcule la resistencia del alambre. 12. Una barra de 12 cm de longitud cuya resistencia es de 6  desliza sin roce por un riel conductor en forma de U, de resistencia despreciable, con el que forma una espira rectangular. En toda la región existe un campo magnético de 103 Wb m2 , perpendicular al  plano de la espira. La barra se mueve como se indica a 2 m s . B a) ¿Cuál es la fem inducida en la espira?

r v

12 cm

b) Señale en el dibujo el sentido de la corriente inducida, justificando su respuesta. R: 2.4  10 4 V 13. La bobina primaria de un transformador ideal tiene 720 vueltas, mientras que la secundaria, 180 vueltas. Si la bobina primaria conduce 15 A a un voltaje de 120 V, ¿cuáles son a) el voltaje y b) la corriente de salida de la bobina secundaria? 14. En una subestación de área, el voltaje baja de 100 000 V a 20 000 V. Si el circuito de 20 000 V maneja 10 MW de potencia,¿cuáles son las corrientes en el devanado primario y en el secundario del transformador? 15. El transformador de la fuente de poder para una unidad Zip de 250 MB de computadora cambia una entrada de 120 V a una salida de 5.0 V. Calcule la razón entre el número de vueltas en la bobina primaria y el número de vueltas en la bobina secundaria 16. El transformador de un poste de cables de servicio baja el voltaje de 20 000 a 220 V, y abastece a un departamento de ciencias de una universidad. Durante el día, el transformador entrega energía eléctrica a una tasa de 6.6 kW. a) Suponiendo que el transformador es ideal, durante ese tiempo, ¿cuáles son las corrientes primaria y secundaria en el transformador? b) Si el transformador tiene solo un 95% de eficiencia (pero aún así entrega energía a una tasa de 6.60 kW a 220 V), .como se compara esta corriente de entrada con el caso ideal? c) ¿Cuál es la tasa de pérdida de calor en el transformador no ideal?