Trabajo Grupal Unidad N° 4

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  • 1. TRABAJO GRUPAL UNIDAD N° 4 Grupos 1 y 21. Un protón se mueve con una velocidad v = (2i – 4j + k) m/s en una región en la que el campo magnético es B = (i + 2j – 3k) T. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza magnética que esta carga experimenta?.2. Un alambre conduce una corriente estable de 2.4 A. Una sección recta del alambre mide 0.75 m de largo y se encuentra a lo largo del eje x dentro de un campo magnético uniforme, B = (16 k) T. Si la corriente está en la dirección +x, ¿cuál es la fuerza magnética sobre la sección del alambre?.3. Un lazo rectangular consta de N = 100 vueltas enrolladas muy próximas entre sí y tiene dimensiones a = 0.40 m y b = 0.30 m. El lazo se articula a lo largo del eje y, y su plano forma un ángulo q = 30° con el eje x (ver figura N° 1). ¿Cuál es la magnitud del momento de torsión ejercido sobre el lazo por un campo magnético uniforme B = 0.80 T dirigido a lo largo del eje x cuando la corriente es I = 1.2 A en la dirección indicada?. ¿Cuál es la dirección esperada de rotación del lazo?. Fig. N° 14. Un protón que se mueve en una trayectoria circular perpendicular a un campo magnético constante tarda 1 µs para completar una revolución. Determine la magnitud del campo.5. Determine el campo magnético en un punto P localizado a una distancia x de la esquina de un largo alambre doblado en un ángulo recto, como muestra la fig. N° 2. Por el alambre circula una corriente estable I.
  • 2. 6. Dos largos conductores paralelos separados por 10 cm conducen corrientes en la misma dirección. Si I1 = 5 A e I2 = 8 A, ¿cuál es la fuerza por unidad de longitud ejercida por cada conductor sobre el otro?.7. ¿Qué corriente se requiere en los devanados de un largo solenoide que tiene 1000 vueltas distribuidas uniformemente a lo largo de una longitud de 0.40 m para producir en el centro del solenoide un campo magnético de 1 x 10-4 T de magnitud?.8. Un cubo de longitud de lado L = 2.5 cm se coloca como se muestra en la figura N° 3. A través de él hay una región de campo magnético uniforme dado por B = (5i + 4j + 3k) T. (a) Calcule el flujo a través de la cara sombreada. (b) ¿Cuál es el flujo total a través de las seis caras?.9. El voltaje aplicado a través de las placas de un capacitor de 4 µF varía en el tiempo de acuerdo con la expresión Vap = 8 (1 – e t/4) V
  • 3. donde t está en segundos. Calcule (a) la corriente de desplazamiento como función del tiempo, y (b) el valor de la corriente en t = 4s.10. Una bobina circular de 30 vueltas de 4 cm de radio y 1 Ω de resistencia se pone en un campo magnético dirigido perpendicularmente al plano de la bobina. La magnitud del campo magnético varía en el tiempo de acuerdo con la expresión B = 0.010 t + 0.040 t2, donde t está en segundos y B está en teslas. Calcule la fuerza electromotriz inducida en la bobina en t = 5 s. Grupos 3 y 41. Un protón que se mueve a 4 x 106 m/s a través de un campo magnético de 1.7 T experimenta una fuerza magnética de magnitud 8.2 x 10 -13 N. ¿Cuál es el ángulo entre la velocidad del protón y el campo?.2. Un alambre de 2.8 m de longitud conduce una corriente de 5 A en una región donde un campo magnético uniforme tiene una magnitud de 0.39 T. Calcule la magnitud de la fuerza magnética sobre el alambre si el ángulo entre el campo magnético y la corriente es (a) 60°, (b) 90°, (c) 120°.3. Un lazo rectangular consta de N = 100 vueltas enrolladas muy próximas entre sí y tiene dimensiones a = 0.40 m y b = 0.30 m. El lazo se articula a lo largo del eje y, y su plano forma un ángulo q = 30° con el eje x (ver figura N° 1). ¿Cuál es la magnitud del momento de torsión ejercido sobre el lazo por un campo magnético uniforme B = 0.80 T dirigido a lo largo del eje x cuando la corriente es I = 1.2 A en la dirección indicada?. ¿Cuál es la dirección esperada de rotación del lazo?. Fig. N° 14. Calcule la frecuencia de ciclotrón de un protón en un campo magnético de magnitud 5.2 T.5. Un segmento de alambre de 4r de longitud total con una forma como la representada en a figura N° 2, conduce una corriente I = 6 A. Encuentre la magnitud y dirección del campo magnético en P cuando r = 2π cm.
  • 4. 6. Dos largos conductores paralelos separados por 10 cm conducen corrientes en la misma dirección. Si I1 = 5 A e I2 = 8 A, ¿cuál es la fuerza por unidad de longitud ejercida por cada conductor sobre el otro?.7. Un largo solenoide enrollado con un gran número de vueltas de longitud total igual a 30 cm tiene un campo magnético de 5 x 10 -4 T en su centro producido por una corriente de 1 A a través de sus devanados. ¿Cuántas vueltas de alambre tiene el solenoide?.8. Un cubo de longitud de lado L = 2.5 cm se coloca como se muestra en la figura N° 3. A través de él hay una región de campo magnético uniforme dado por B = (5i + 4j + 3k) T. (a) Calcule el flujo a través de la cara sombreada. (b) ¿Cuál es el flujo total a través de las seis caras?.9. El voltaje aplicado a través de las placas de un capacitor de 4 µF varía en el tiempo de acuerdo con la expresión Vap = 8 (1 – e t/4) V donde t está en segundos. Calcule (a) la corriente de desplazamiento como función del tiempo, y (b) el valor de la corriente en t = 4s.10. Considere el arreglo mostrado en la figura N° 4. Suponga que R = 6 Ω, L = 1.2 m y un campo magnético uniforme de 2.5 T apunta hacia dentro de la
  • 5. página. ¿A qué velocidad debe moverse la barra para producir una corriente de 0,50 A en el resistor?. Grupo 5 e individuales.1. Un protón se mueve perpendicular a un campo magnético uniforme B a 1 x 107 m/s y experimenta una aceleración de 2 x 10 13 m/s2 en la dirección +x cuando su velocidad está en la dirección +z. Determine la magnitud y la dirección del campo.2. Un alambre de 2.8 m de longitud conduce una corriente de 5 A en una región donde un campo magnético uniforme tiene una magnitud de 0.39 T. Calcule la magnitud de la fuerza magnética sobre el alambre si el ángulo entre el campo magnético y la corriente es (a) 60°, (b) 90°, (c) 120°.3. Un lazo rectangular consta de N = 100 vueltas enrolladas muy próximas entre sí y tiene dimensiones a = 0.40 m y b = 0.30 m. El lazo se articula a lo largo del eje y, y su plano forma un ángulo q = 30° con el eje x (ver figura N° 1). ¿Cuál es la magnitud del momento de torsión ejercido sobre el lazo por un campo magnético uniforme B = 0.80 T dirigido a lo largo del eje x cuando la corriente es I = 1.2 A en la dirección indicada?. ¿Cuál es la dirección esperada de rotación del lazo?. Fig. N° 1
  • 6. 4. Calcule la frecuencia de ciclotrón de un protón en un campo magnético de magnitud 5.2 T.5. Un segmento de alambre en la figura N° 2 conduce una corriente I = 5 A y el radio del arco circular es R = 3 cm. Determine la magnitud y dirección del campo magnético en el origen.6. Dos largos conductores paralelos separados por 10 cm conducen corrientes en la misma dirección. Si I1 = 5 A e I2 = 8 A, ¿cuál es la fuerza por unidad de longitud ejercida por cada conductor sobre el otro?.7. Un solenoide superconductor va a generar un campo magnético de 10 T. (a) Si el devanado del solenoide tiene 2000 vueltas/m, ¿cuál es la corriente requerida?. (b) ¿Qué fuerza por unidad de longitud ejerce sobre los devanados el campo magnético?.8. Un cubo de longitud de lado L = 2.5 cm se coloca como se muestra en la figura N° 3. A través de él hay una región de campo magnético uniforme dado por B = (5i + 4j + 3k) T. (a) Calcule el flujo a través de la cara sombreada. (b) ¿Cuál es el flujo total a través de las seis caras?.
  • 7. 9. El voltaje aplicado a través de las placas de un capacitor de 4 µF varía en el tiempo de acuerdo con la expresión Vap = 8 (1 – e t/4) V donde t está en segundos. Calcule (a) la corriente de desplazamiento como función del tiempo, y (b) el valor de la corriente en t = 4s. 10. Un campo magnético dirigido hacia dentro de la página cambia con el tiempo de acuerdo con B = (0.030t2 + 1.4) T, donde t está en segundos. El campo tiene una sección transversal circular de radio R = 2.5 cm (Fig. N° 4). ¿Cuáles son la magnitud y dirección del campo eléctrico en el punto P cuando t = 3 s y r = 0.020 m?. Bibliografía. Tipler, Paul y Mosca, Gene. Física para la ciencia y la tecnología.Disponible en:http://books.google.co.ve/books?id=Bi8v4VNUt2IC&pg=PA770&lpg=PA770&dq=campo+magn%C3%A9tico&source=bl&ots=OUceOJMMDU&sig=jBZdM7SnrowUwuL14wBfyerWn3A&hl=es&sa=X&ei=AssEULL5BMz16AGPi-nGCA&ved=0CFoQ6wEwBw#v=onepage&q=campo%20magn%C3%A9tico&f=false (o en google libros) Serway, Raymond y Faughn, Jerry. Fundamentos de Física. Volumen 2.Disponible en: http://books.google.co.ve/books?id=v9QJyC--yaEC&pg=PA335&lpg=PA335&dq=campo+magn%C3%A9tico&source=bl&ots=kbhK_24RP6&sig=oiRCOByRt-eXEYoBK0zMkPRqwc4&hl=es&sa=X&ei=sc0EUMnSKqW_6AH3poDKCA&ved=0CGMQ6wEwCTgU#v=onepage&q=campo%20magn%C3%A9tico&f=false (ogoogle libros)