Este documento contiene las soluciones a 4 problemas de física sobre campos eléctricos y magnéticos en un examen de segundo curso de bachillerato. El primer problema trata sobre la velocidad de un protón en presencia de campos eléctrico y magnético. El segundo problema calcula el campo magnético y la fuerza magnética sobre un electrón entre dos conductores con corrientes opuestas. El tercer problema analiza el flujo magnético, fuerza electromotriz inducida y corriente inducida en una espira gir

1. COLEGIO VEDRUNA
Curso 2013-2014
FÍSICA 2º Bachillerato
Primer parcial
3ª evaluación
SOLUCIONES DEL EXAMEN
1. En una región del espacio hay un campo eléctrico 4·103
jN/C y otro magnético B= −0.5iT. Si
un protón penetra en esa región con una velocidad perpendicular al campo magnético:
a) ¿Cuál debe ser la velocidad del protón para que al atravesar esa región no se desvíe?
Si se cancela el campo eléctrico y se mantiene el campo magnético:
b) Con la velocidad calculada en el apartado a), ¿qué tipo de trayectoria describe?, ¿cuál es
elradio de la trayectoria? Determine laenergía cinética con la que el protón describe esa
trayectoria.
Datos: Masa del protón = 1,67×10-27
kg; Valor absoluto de la carga del electrón, e = 1,60×10-19
C
SOLUCIÓN:
Si el protón no se desvía su velocidad ha de mantenerse constante, la suma de las fuerzas
aplicadas debe ser cero:
b)
b.1 Describe una trayectoria circular.
b.2 La fuerza magnética es una fuerza centrípeta, por lo que, aplicando la segunda Ley de
Newton:
b.3 La energía cinética que lleva el protón a lo largo de la trayectoria circular es constante, no
varía en el tiempo y su valor sería:

2. 2. Por dos hilos conductores rectilíneos y paralelos de gran longitud separados una distancia de
10cm circulan dos corrientes de intensidad 2 y 4 A respectivamente y en sentidos opuestos. En
un punto P del plano que definen los conductores y equidistante a ambos se introduce un
electrón con una velocidad de 4·104
m/s paralela y del mismo sentido que la corriente de 2A.
Determine:
a) El campo magnético en la posición P del electrón.
b) La fuerza magnética que se ejerce sobre el electrón situado en P
Datos: Permeabilidad magnética en el vacío μ0= 4π·10-7
N/A2
; Valor absoluto de la carga del
electrón, e = 1,60×10-19
C

3. 3. Una espira circular de radio r = 5 cm y resistencia 0,5Ω se encuentra en reposo enuna región
del espacio con campo magnético B=2kT siendo kel vector unitario en la dirección Z. El eje
normal a la espira en su centro forma 0º con el eje Z.A partir de un instante t = 0 la espira
comienza a girar con velocidad angular constante de πrad/s en torno a un eje diametral. Se
pide:
a) la expresión del flujo magnético a través de la espira en función del tiempo t.
b) la expresión de la fuerza electromotriz inducida en la espira en función de t.
c)la expresión de la intensidad de corriente en la espira en función de t y dibuja su sentido.
d) ¿Qué le pasaría a la intensidad de corriente si duplicáramos el campo magnético y por qué?
e) ¿Qué le pasaría a la intensidad de corriente si la espira no girase?
d) Como la intensidad de corriente es directamente proporcional a la fem y la fem es
directamente proporcional al campo magnético de forma lineal (fem=BSd(cos(wt))/dt) al
duplicar el campo magnético se duplicará también la fem y, en consecuencia, la intensidad de
corriente.
e) Si la espira no gira, no cambia el ángulo entre S y B , por lo que el flujo se mantiene
constante. Si no hay variación de flujo, no habrá corriente inducida, por lo que la intensidad en
el conductor será nula.

4. 4. Una superficie esférica de radio R tiene una carga eléctrica Q distribuida uniformemente en
ella.
a) Deduzca la expresión del módulo del vector campo eléctrico en un punto situado en el
exterior adicha superficie haciendo uso del Teorema de Gauss.
b) ¿Cuál es la razón entre los módulos de los vectores campo eléctrico en dos puntos situados
a las distancias del centro de la esfera: r1 = 2 R y r2 = 3 R?