FISICA II - Problemas parciales

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Problema1: 
Un electrón en el tubo de un TV se mueve con rapidez v= 3,6 x106 m/s dentro de un campo de 
inducción magnética B = 40 mT de intensidad. Si mediante un dispositivo se puede variar la 
dirección del campo B, determine: 
a. ¿Cuáles serían las magnitudes de las fuerzas, máxima y mínima que experimentará el electrón? 
b. Si la aceleración del electrón tiene una intensidad a = 9,8 x1016 m/s2 ¿Cuál es el ángulo entre la 
dirección de la velocidad del electrón y el campo de inducción magnética? 
c. Sobre el electrón el campo B genera la máxima fuerza, y este recorre 2 x10-3 m, ¿Cuánto se 
desviará? 
d. Sobre el electrón el campo B genera la máxima fuerza, ¿cuál será el módulo, dirección y sentido 
del campo eléctrico E que se debe aplicar para que el electrón siga en línea recta? Realice el 
diagrama de cuerpo libre de la partícula y la gráfica descriptiva de los vectores campo E y B que 
intervienen. 
 
Problema 2: 
En un solenoide que tiene 200 vueltas/cm, de sección circular de radio r = 3 cm, un electrón se 
mueve en una trayectoria circular de radio R = 5,0 cm perpendicular al eje del solenoide, con una 
energía cinética de 20 keV. Entonces: 
a. Deduzca la ecuación del campo B en el solenoide. 
b. Calcule la corriente que circula en el solenoide. 
c. Si el solenoide tiene una longitud de 0,5 m, ¿cuál es la densidad de energía y la energía 
almacenada en el mismo? 
 
Problema 3: 
Una barra de cobre se desliza a una velocidad v = 2,0 m/s sin fricción sobre una U conductora 
(resistencia despreciable), como se observa en la figura, teniendo en cuenta que: i = 5 A, a=5,0 
cm, b=20 cm y que la barra de cobre tiene una resistencia de 100 Ω, determine: 
a. La fem inducida. 
b. Cuál es la corriente inducida i, explique el sentido de la corriente i. 
c. Con qué rapidez se disipa energía. 
d. Cuál es la fuerza que hace el agente externo para mantener el 
movimiento de la barra. 
e. Qué trabajo hace el agente externo en un tiempo t = 2 s. 
 
Problema 4: 
Considere la bobina de espiras circulares de radio a=5 cm, formada por 150 
espiras, ubicada en el plano z=0 y representada en la figura; por la misma 
circula una corriente I=5 A, en sentido antihorario. 
a. Calcule el campo magnético en el punto P que se halla a la distancia “2a” 
del origen del eje z. 
c. Una partícula con una carga de -2,48x10-18 C, se mueve con velocidad 
instantánea v= -3,85x104 m/s i + 4,9x104 m/s j. Calcule la fuerza que ejercerá la 
bobina circular sobre la partícula en el punto P ubicado sobre el eje z a una 
distancia a del origen de coordenadas. Represente la fuerza gráficamente. 
 
Problema 5: 
En la figura se muestra un conductor recto y largo que lleva 
una corriente I1= 50 A, a su lado a una distancia a = 2 cm 
se encuentra una espira rectangular de largo L = 20 cm y 
ancho b = 
10 cm, que conduce una corriente I2 = 10 A, determine: 
a. Cuál es la fuerza sobre cada uno de los lados de la 
espira. Y cuál la fuerza resultante sobre la espira. 
Si ahora la espira se desconecta de la batería (es decir I2 = 
0), determine: 
b. Cuál es el flujo del campo B en la espira. 
c. Teniendo en cuenta que la corriente sobre el conductor ahora está dada por i1 = 5t2+10t en 
Amper, determine la fem inducida en la espira para t = 2s. 
 
Problema 6: 
Considere el circuito LR de la figura, cuya fem es de 20 V; R = 10 Ω; L = 2,5 H. El interruptor “s” se 
cierra en a y una vez transcurrido un tiempo prolongado se levanta y se conecta en b. Se sabe la 
corriente es: 
 
 
Para el primer instante posterior se pide que calcule: 
a. ¿Cuál es el valor de la fem inducida cuando el interruptor acaba 
de 
cerrarse sobre b? 
b. ¿Cuál es el valor de la fem inducida cuando han transcurrido 
dos constantes de tiempo? 
c. ¿Después de cuántas constantes de tiempo será εL 
exactamente la mitad de la fem de la batería? 
d. ¿Cuál es el valor de la caída de tensión en la resistencia para t = 4 s? 
e. ¿Con que rapidez entrega energía el inductor en t= 4 s? 
 
Problema 7: 
Un sistema de conductores de media tensión para transportar energía eléctrica transportan 15 kW 
a 6,6 kV. La longitud de los conductores es de 15 km, la distancia entre los mismos es de 1 m y su 
diámetro 10 mm. Determine: 
a. La corriente que circula por los conductores. 
b. El campo B resultante en el interior del segundo 
conductor, en un punto ubicado a una distancia r/2 a la 
izquierda del centro del conductor. 
c. El flujo de campo magnético entre los conductores. 
 
 
Problema 8: 
Dos conductores rectilíneos, muy largos y paralelos llevan corrientes 
iguales y de sentido contrario i = 100 A, teniendo en cuenta que la 
separación entre los mismos es d = 45 cm, determine: 
a. Deduzca la expresión del campo de inducción magnética B que se 
genera alrededor de cada conductor. 
b. La fuerza magnética que se aplica sobre cada conductor en 
modulo dirección y sentido. 
c. El flujo del campo de inducción magnética B en la espira de lados 
a = 10 cm y b = 40 cm, que está en el medio de los conductores. 
d. Si la corriente comienza a variar de acuerdo a la siguiente ley i = 
2t2 – 2,5t ¿cuánto vale la fem inducida para el tiempo t = 7 s?