Unidad III. Campos Magnéticos

1.- Una bobina rectangular de 50 vueltas y dimensiones de 5 cm x 10 cm se deja caer desde una posición donde B=0 hasta una nueva posición donde B=0.500 T y se dirige perpendicularmente al plano de la bobina. Calcule la magnitud de la fem promedio inducida en la bobina si el desplazamiento ocurre en 0.250 s.

3.- Una bobina circular de alambre de 25 vueltas tiene un diámetro de 1.00 m. La bobina se coloca con su eje a lo largo de la dirección del campo magnético de la Tierra de 50.0 µT, y luego, en 0.200 s, se gira 180º. ¿Cuál es la fem promedio generada en la bobina?

7.- Un anillo de aluminio con un radio de 5.00 cm y una resistencia de 3.00 x 10^-4 Ω se coloca sobre la parte superior de un largo solenoide con núcleo de aire, 1000 vueltas por metro y un radio de 3.00 cm, como se indica en la figura P31.7. Suponga que la componente axial del campo producido por el solenoide sobre el área del extremo del solenoide es la mitad de intensa que en el centro del solenoide. Suponga que el solenoide produce un campo despreciable afuera de su área de sección transversal. a) Si la corriente en el solenoide esta aumentando a razón de 270 A/s, ¿Cuál es la corriente inducida en el anillo? b) En el centro del anillo, ¿Cuál es el campo magnético producido por la corriente inducida en el anillo? c) ¿Cuál es la dirección de este campo?

11.- En la figura P31.11 encuentre la corriente que atraviesa la sección PQ, la cual tiene una longitud a=65.0 cm. El circuito se localiza en un campo magnético cuya magnitud varia con el tiempo de acuerdo con la expresión B= (1.00 X 10^-3 T/s) t. Suponga que la resistencia por longitud del alambre es 0.100 Ω/m

15.- Una bobina que se enrolla con 50 vueltas de alambre en la forma de un cuadrado se coloca en un campo magnético de modo que la normal al plano de la bobina forme un ángulo de 30.0º con la dirección del campo. Cuando el campo magnético se incrementa uniformemente de 200 µT a 600 µT en 0.400 s, una fem de 80.0 mV de magnitud se induce en la bobina. ¿Cuál es la longitud total del alambre?

19.- Una bobina circular que encierra un área de 100 cm² esta integrada por 200 vueltas de alambre de cobre, como se muestra en la figura P31.19. al principio, un campo magnético uniforme de 1.10 T apunta perpendicularmente hacia arriba a través del plano de la bobina. La dirección del campo se invierte después. Durante el tiempo que el campo esta cambiando su dirección, ¿Cuánta carga fluye a través de la bobina si R=5.00 Ω?

27.- Una bobina rectangular con resistencia R tiene N vueltas, cada una de longitud l y ancho w, como se muestra en la figura P31.27. La bobina se mueve dentro de un campo magnético uniforme B a velocidad v. ¿Cuáles son la magnitud y dirección de la fuerza resultante sobre la bobina a) cuando esta entra al campo magnético, b) cuando se mueve dentro del campo, c) cuando sale del campo?

31.- Dos rieles paralelos que tienen resistencia despreciable están separados 10.0 cm y se conectan por medio de un resistor de 5.00 Ω. El circuito contiene también dos barras metálicas con resistencias de 10.0 Ω y 15.0 Ω que se deslizan a lo largo de los rieles (Fig. P31.31). Las barras se alejan del resistor con rapidez constante de 4.00 m/s y 2.00 m/s, respectivamente. Se aplica un campo magnético uniforme, de 0.010 0 T de magnitud, perpendicular al plano de los rieles. Determine la corriente en el resistor de 5.00 Ω.

37.- Una bobina de 0.100 m² de área esta girando a 60.0 rev/s con el eje de rotación perpendicular a un campo magnético de 0.200 T. a) Si hay 1000 vueltas en la bobina, ¿Cuál es el máximo voltaje inducido en el? b) Cuanto el máximo voltaje inducido ocurre, ¿cuál es la orientación de la bobina respecto al campo magnético?

39.- Un largo solenoide, cuyo eje coincide con el eje x, consta de 200 vueltas por metro de alambre que conduce una corriente estable de 15.0 A. Se forma una bobina enrollando 30 vueltas de alambre delgado alrededor de un armazón circular que tiene un radio de 8.00 cm. La bobina se pone dentro del solenoide y se monta sobre un eje que esta a un diámetro de la bobina y coincide con el eje y. Después, la bobina se hace girar con una rapidez angular de 4.00 π rad/x. (El plano de la bobina esta en el plano yz en t=0). Determine la fem desarrollada en la bobina con función de tiempo.

7.- En el ecuador, cerca de la superficie de la Tierra, el campo magnético es aproximadamente de 50.0 µT con dirección norte y el campo eléctrico es cercano a 100 N/C hacia abajo en clima favorable. Encuentre las fuerzas gravitacional, eléctrica a y magnética sobre un electrón que se mueve a una velocidad instantánea de 6.00 x 10⁶ m/s en dirección este en dicho ambiente.

14.- Un alambre conduce una corriente estable de 2.40 A. Una sección recta del alambre mide 0.750 m de largo y se encuentra a lo largo del eje x dentro de un campo magnético uniforme de magnitud B= 1.60 T en la dirección z positiva. Si la corriente esta en la dirección +x, ¿Cuál es la fuerza magnética sobre la sección de alambre?

23.- Una corriente de 17.0 mA se mantiene en una espira de circuito individual de 2.00 m de circunferencia. Un campo magnético de 0.800 T se dirige paralelo al plano de la espira. a) Calcule el momento magnético de la espira. b) ¿Cuál es la magnitud del momento de torsión ejercida sobre la espira por el campo magnético?

27.- Un alambre de 40.0 cm de largo conduce una corriente de 20.0 A. Se dobla en una espira y se coloca con su normal perpendicular a un campo magnético con una intensidad de 0.520 T. ¿Cuál es el momento de torsión sobre la espira si se dobla en la forma de a) un triangulo equilátero, b) un cuadrado, c) un circulo? d) ¿Cuál momento de torsión es mas grande?

32.- Un ion positivo con una sola carga tiene una masa de 3.20 x 10^-26 kg. Después de que es acelerado desde el reposo a través de una diferencia de potencial de 833 V, el ion entra a un campo magnético de 0.920 T a lo largo de una dirección perpendicular a la dirección del campo. Calcule el radio de la trayectoria del ion en el campo.