CAMPO MÁGNETICO EJERCICIOS RESUELTOS-QUINTO DE SECUNDARIA PDF Y VIDEOS

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* Las propiedades de los imanes y cómo interactúan entre sí.
*  La naturaleza de la fuerza que una partícula cargada en movimiento experimenta en un campo magnético.
* En qué se diferencian las líneas de campo magnético de aquellas del campo eléctrico.
* A analizar el movimiento de una partícula cargada en un campo magnético.
* Algunas aplicaciones prácticas de los campos magnéticos en química y física.
* A estudiar las fuerzas magnéticas en conductores que llevan corriente.
* Cómo se comportan las espiras de corriente cuando están en un campo magnético.

* La naturaleza del campo magnético producido por una sola partícula con carga en movimiento.
* A describir el campo magnético producido por un elemento de un conductor portador de corriente.
* A calcular el campo magnético producido por un alambre largo y recto que conduzca corriente.
*  Por qué los alambres que conducen corrientes en el mismo sentido se atraen, mientras los que conducen corrientes en sentidos opuestos se repelen.
* Cómo calcular el campo magnético generado por un alambre portador de corriente doblado en círculo.
*  Qué es la ley de Ampère y qué nos dice acerca de los campos magnéticos.
*  A usar la ley de Ampère para calcular el campo magnético de distribuciones simétricas de corriente.

* La evidencia experimental de que un campo magnético cambiante induce una fem.
* Cómo es que la ley de Faraday relaciona la fem inducida en una espira con el cambio del flujo magnético a través de la espira.
* A determinar el sentido de una fem inducida.
* A calcular la fem inducida en un conductor que se mueve a través de un campo magnético.
* El modo en que un flujo magnético cambiante genera un campo eléctrico que es muy diferente del producido por un arreglo de cargas.
* Las cuatro ecuaciones fundamentales que describen por completo la electricidad y el magnetismo.

* Cómo la corriente que varía con el tiempo y que circula por una bobina induce una fem en otra bobina no conectada.
* Cómo relacionar la fem inducida en un circuito con la tasa de cambio de la corriente en el mismo circuito.
*  Cómo calcular la energía almacenada en un campo magnético.
* A analizar circuitos que incluyen tanto un resistor como un inductor (bobina).
*  Por qué ocurren oscilaciones eléctricas en circuitos que incluyen tanto un inductor como un capacitor.
* La razón por la que decaen las oscilaciones en circuitos con un inductor, un resistor y un capacitor.

* La forma en que los fasores facilitan la descripción de cantidades que varían en forma sinusoidal.
* Cómo usar la reactancia para describir el voltaje a través de un elemento del circuito que conduce una corriente alterna.
* A analizar un circuito L-R-C en serie con fem sinusoidal.
* Qué determina la cantidad de energía que fluye hacia dentro o hacia fuera de un circuito de corriente alterna.
* Cómo responde un circuito en serie L-R-C a fuentes de fem sinusoidales de diferentes frecuencias.
* Por qué son útiles los transformadores y cómo funcionan.

Experiencia de Oersterd
El físico danés Hans Christian Oersterd descubrió de manera casual que al hacer circular una corriente eléctrica por un cable conductor, éste lograba desviar la aguja imantada de una brújula, lo que probaba que el movimiento de las cargas eléctricas genera alrededor de éstas un campo magnético. Al esparcir limaduras de hierro sobre una cartulina por la cual un cable conduciendo corriente eléctrica, se apreciará que éstas se ordenan formando circunferencias concéntricas alrededor del punto por donde el cable intercepta al plano de la cartulina. Este ordenamiento nos sugiere que el campo magnético creado por la corriente eléctrica, la envuelve completamente, tal como se muestra en la figura.

Características del campo
1. Las líneas del campo magnético son circunferencias concéntricas que se van separando entre sí a medida que nos alejamos del centro (del conductor).
2. Al observar al conductor de punta, con la corriente dirigida hacia el observador se notará que las líneas del campo van en sentido antihorario mientras que si se observa por el otro extremo se las verá en sentido horario.

Regla de la mano derecha

Al ser utilizado para determinar el sentido de las líneas del campo se procede a coger el conductor de manera que el dedo pulgar señale el sentido de la corriente, entonces los dedos restantes cerrarán la mano en el mismo sentido de las líneas de fuerza.

Ley de Biot – Savart

Pocas semanas después de conocerse el descubrimiento de Oersterd, los físicos Jean B. Biot y Félix Savart investigaron sobre la intensidad de los campos creados por corrientes. A estos trabajos se sumaron los aportes de André M. Ampere y Pierre S. Laplace.

a) Para un segmento de corriente

Cuando un segmento conductor RS conduce una corriente de intensidad “i”, como el mostrado en la figura genera un campo magnético tal que en un punto “P” contenido en su plano, el vector “B” será normal a dicho plano. Al unir el punto “P” con los extremos “R” y “S” del conducto, éstos formarán con aquel ángulos “a” y “b” los cuales permiten definir el valor del campo en dicho punto.

donde “d” es la distancia de “P” al segmento RS.
b) Para un recta de corriente

Se demuestra que toda corriente que transporta un conductor “infinitamente largo” genera un campo magnético cuya intensidad es directamente proporcional con la corriente (i), pero inversamente proporcional con la distancia (d) al conductor.

c) Para un arco de corriente

Un conductor en forma de arco de radio “r”, subtendido por un ángulo central “q”, producirá un campo magnético a su alrededor de manera que en el centro de curvatura la intensidad “B” de dicho campo estará dado por:

 

donde “q” se expresa en radianes.

d) Para una espira circular de corriente

Cuando un conductor bajo la forma de un aro presenta una corriente, ésta genera un campo magnético en todo el espacio que lo rodea, de manera que todas las líneas del campo envuelven a la espira observándose que por una de sus caras las líneas salen de su interior y por la otra cara éstas mismas ingresan. De esta forma podemos decir que una espira circular de corriente presenta dos polos magnéticos: uno norte y el otro sur. La intensidad del campo magnético tiene un valor máximo en el centro de la espira, y viene dado por:

Y en un punto “P” del eje:

e) Para un solenoide
Se llama también bobina, y es un conjunto de arrollamientos por donde circula una corriente, creando en su espacio interior un campo magnético debido a la superposición de los campos individuales que genera cada espira, de modo que éstos se refuerzan, dado que en todas las corrientes tienen el mismo sentido. Puede comprobarse que:

Bcentro = 2 Bextremo

donde: n = N/L, es la densidad lineal de espira.
PRIMERA PRACTICA
NIVEL 1 :

1. Si el conductor de corriente es recto y muy largo, el campo magnético que produce se representa mediante líneas de inducción:
a) rectilíneas b) elípticas
c) circulares d) parabólicas
e) N.A.
2. Se muestra un cable y algunas líneas de inducción magnética. En el cable la corriente es:

a) hacia abajo b) hacia arriba
c) nula d) grande
e) pequeña

3. Se muestra un cable infinito y tres puntos; “x”, “y”, “z”. Señale la relación entre sus respectivas inducciones.

a) bx > by = bz b) bx < by < bz
c) bx > by > bz d) bx = by = bz = 0
e) bx = by = bz

4. En qué caso la inducción magnética de un cable recto muy largo será mayor:

I. Aumentando la corriente.
II. A menores distancias.
III. Disminuyendo la corriente y aumentando la distancia.
5. Calcule la inducción magnética a 2 m de un cable muy largo, que transporta una corriente de 30 A.

a) 2.10-6 T b) 3.10-6 c) 4.106
d) 5.10-6 e) 6.10-6
6. ¿Qué corriente fluye por un cable infinito para que a
20 cm de éste el campo magnético sea de 2.10-5 T?

a) 10 A b) 20 c) 30
d) 40 e) 50
7. Si duplicamos la corriente que circula por un alambre, la inducción magnética en cualquiera de los puntos que rodea al cable.

a) disminuye b) no varía
c) aumenta d) se duplica
e) se reduce a la mitad

8. Calcular a qué distancia (en cm) de un conductor infinitamente largo; por el cual pasa por la corriente de 50 A, la intensidad de campo magnético es 2.10-4 T.

a) 3 b) 4 c) 5
d) 6 e) 9

9. Hallar el campo magnético (en mT) en un auto situado a una distancia de 2 cm de un conductor infinitamente largo por el cual fluye la corriente de 6 amperios.

a) 40 b) 50 c) 60
d) 70 e) 10

10.Un largo alambre recto y vertical debe producir una inducción de 2.10-6 T a 80 cm de este alambre. ¿Qué corriente debe pasar por este alambre?

a) 2 A b) 4 c) 6
d) 8 e) 16

11. A una distancia “R” de un cable infinito la inducción es de 4.10-6 T, si la distancia se aumenta en 20 cm la nueva inducción será de 3.10-6 T. Halle “R”.

a) 20 cm b) 30 c) 40
d) 50 e) 60

12. ¿Cuál es la intensidad del campo magnético en “A”? Si el conductor infinito lleva una corriente de 16 A.

a) 3.10-7 T b) 4.10-7 c) 5.10-7
d) 6.10-7 e) 7.10-7

NIVEL 2 :

1. Determinar el módulo de la inducción magnética en el punto medio entre dos conductores largos paralelos y rectilíneos separados 20 cm entre sí. Uno conduce una corriente de 3 A y el otro 5 A, en la misma dirección.

a) 10-6 T b) 2.10-6 c) 3.10-6

d) 4.10-6 e) 5.10-6

2. Se muestran dos conductores infinitos. ¿A qué distancia del conductor de la izquierda (P) en el campo magnético es nulo?

 

a) 1 cm b) 2 c) 3

d) 4 e) 5

3. La gráfica muestra dos conductores de gran longitud distanciados 1 m. Calcular el módulo de la inducción magnética en el punto “M”, equidistante de ambos conductores situados en planos perpendiculares entre sí. (I1 = 3 A; I2 = 4 A)

 

a) 5 mT b) 4 c) 3
d) 2 e) 1

4. Los módulos de las inducciones magnéticas en “P” y “Q” son iguales. Calcular la relación en que se encuentran las intensidades de corriente “I1″ e “I2″ que circulan por los conductores largos y paralelos que se muestran (I1/I2).

 

a) b) c)

d) e)

5. Calcular la inducción magnética resultante en el punto “G”.

 

 

a) 10-3 T b) 10-4 c) 10-5

d) 10-6 e) N.A.

6. Determinar la inducción magnética resultante en el punto “M”.( I = A)

a) 2.10-6 T b) 4.10-6 c) 5.10-6
d) 6.10-6 e) N.A.

7. Hallar la inducción magnética resultante en el punto “P”.

a) b) c)
d) e)

8. Se muestran dos conductores muy largos y paralelos cuyas corrientes son “I” y “2I”. Determine a qué distancia del conductor (1) el campo magnético total es cero.

a) 2 cm b) 3 c) 4

d) 5 e) 6

9. Hallar la inducción magnética resultante en el punto “B”.

a) 6.10-6 T b) 7.10-6 c)8.10-6
d) 10-6 e) N.A.

10. En la figura se muestra las secciones de tres conductores infinitamente largos recorridos por corrientes. Las distancias: AB = BC = 6 cm, además:
I1 = I2 e I3 = 2I1. Determinar el punto sobre la recta AC donde el campo es cero.

 

a) 1 cm b) 2 c) 3
d) 4 e) 5

NIVEL 3 :

1. En los vértices de un cuadrado de 20 cm de lado, se tienen cuatro conductores rectos y largos perpen- diculares al plano del cuadrado, con igual intensidad de 2 A, tal como muestra la figura. Determine el módulo de la inducción magnética resultante en el centro del cuadrado.

a) 2 mT b) 5 c) 6
d) 8 e) 10

2. Los lados de una espira rectangular son de 6 m y 8 m, por ella circula una corriente de 30 A. Encuentre el campo magnético resultante en el centro de la espira (en mT)

a) 1 b) 2 c) 5
d) 9 e) 10

3. Hallar el campo magnético en el centro de una espira circular de un conductor de radio igual a p cm y por el cual fluye una corriente y 1 amperio.

a) 10-5 T b) 2.10-5 c) 3.10-5
d) 4.10-5 e) 5.10-5

4. Determine el radio de una espira circular por la cual fluye 60 A. En el centro de la espira la inducción magnética es de 4p.10-5 T.

a) 10 cm b) 20 c) 30
d) 40 e) 50

5. Cinco espiras adyacentes de 15 cm de radio transporta una corriente de 30 A. Halle el campo magnético en el centro de la bobina.

a) p.10-4 T b) 2p.10-4 c) 3p.10-4
d) 4p.10-4 e) 5p.10-4

6. El alambre circular mostrado lleva una corriente de
20 A. Calcule la intensidad del campo en el centro “O”.

a) p . 10-5 T b) 2p . 10-5 c) 3p . 10-5
d) 4p . 10-5 e) 5p . 10-5

7. Hallar la intensidad de corriente en la espira menor para que la inducción magnética en el centro sea nula.

 

a) 2 A b) 2,5 c) 4
d) 7,5 e) 5

 

8. Se muestran dos espiras circulares de radios “R” y “2R” y las corrientes que transportan. Hállese el campo resultante en el centro de las espiras.

a) b) c)
d) e)

9. Se desea construir un solenoide de aire que tenga 16 cm de largo, de modo que una entrada de 20 A de corriente produzca un campo magnético de 5p.10-3 T en su interior. ¿Cuántas vueltas debe tener este solenoide?

a) 60 b) 80 c) 100
d) 120 e) 150

10. Por un solenoide de aire de 100 vueltas fluye una corriente de 20 A. Calcule la inducción en el interior de un solenoide de 50 cm de longitud, en teslas.

a) 0,0012p b) 0,0013p c) 0,0014p
d) 0,0015p e) 0,016p

11. Un solenoide de 40 cm de longitud posee en total 200 espiras y son circulares por una corriente cuya intensidad es de 4 A; se desea saber qué flujo (en mWb) magnético sale de su extremo norte, si el área de su sección recta (vacía) es de 50/p cm2.

a) 10 b) 20 c) 30
d) 40 e) 50

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