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Problemas: Campo Magnético

Fis. Comput.2010-I

Campo y fuerzas magnéticas: 1. Analice cada una de las siguientes interrogantes a) ¿un campo eléctrico ejerce una fuerza sobre un objeto inmóvil pero con carga eléctrica? b) ¿un campo magnético si lo hace? c) ¿un campo eléctrico ejerce una fuerza sobre un móvil con carga eléctrica? d) ¿un campo magnético si lo hace? e) ¿un campo eléctrico ejerceuna fuerza sobre un alambre recto portador de corriente? f) ¿un campo magnético si lo hace? g) ¿un campo eléctrico ejerce una fuerza sobre un haz de electrones? h) ¿un campo magnético si lo hace? 2. Dos partículas con carga son proyectadas en la misma dirección en un campo magnético perpendicular a sus velocidades. ¿Si las partículas se desvían en direcciones opuestas, qué puede decir sobre ello?3. Pregunta de investigación: ¿cómo se generan los campos magnéticos en el sistema de grabación o lectura en una PC? 4. Determine la dirección inicial de la deflexión de las partículas con carga cuando entran en los campos magnéticos como los que se muestran en la figura.

5. Un electrón moviéndose a lo largo del eje X perpendicular al campo magnético, experimenta una deflexión magnética en ladirección negativa del eje Y. ¿Cuál es la dirección del campo magnético? 6. Un protón viaja con una velocidad de 3.00 x 106 m/s a un ángulo de 37° con la dirección de un campo magnético de 0.30 T en la dirección +Y. ¿Cuáles son (a) la magnitud de la fuerza magnética sobre el protón y (b) su aceleración? Rpta: (a) 8.67×10−14 N, (b) 5.19 x 1013 m/s2. 7. Un protón se mueve perpendicular a un campomagnético uniforme B a una rapidez de 1.00 x 107 m/s y experimenta una aceleración de 2.00 x 1013 m/s2 en la dirección +X cuando su velocidad está en el eje +Z. Determine la magnitud y dirección del campo. Rpta: -20.9j mT. 8. Un electrón es acelerado a través de 2400 V desde el reposo y luego ingresa a un campo magnético uniforme de 1.70 T. ¿Cuáles son (a) los valores máximo y mínimo de la fuerzamagnética que ésta carga puede experimentar? 9. Un protón moviéndose a 4.00 x 106 m/s atraviesa un campo magnético de 1.70 T y experimenta una fuerza magnética de 8.20 x 10-13 N. ¿Cuál es el ángulo entre la velocidad del protón y el campo? Rpta: 48.9° o 131°. 10. Un protón se mueve con una velocidad de v = (2i – 4j +k)m/s dentro de una región en la cual el campo magnético es B = (i+2j – 3k) T. ¿Cuáles la magnitud de la fuerza magnética que experimenta ésta carga? Rpta. 2.34 N

Movimiento de una partícula cargada en un campo magnético uniforme: 11. Un protón se mueve en una órbita circular de 14 cm de radio en un campo magnético uniforme de 0.35 T, perpendicular a la velocidad del protón. Encuentre la rapidez del protón. Rp.: 4.7 x 106 m/s. 12. Un electrón penetra normalmente en un campomagnético uniforme 15x10-4 T (e = -1.6x10-19 C; me = 9,1x10-31 kg). La velocidad es de 2x106 m/s. Calcular: (a) La fuerza que actúa sobre el electrón. (b) El radio de la órbita que describe. (c) El tiempo que tarda en recorrer dicha órbita. 13. Se lanza un electrón con una velocidad de v = 105 km/s en el interior de un campo magnético, normalmente a la dirección del campo magnético B, cuyo valores de 10-2 T. (a) Demostrar que el electrón seguirá una trayectoria circular con un movimiento uniforme, y calcular el radio de la trayectoria y la frecuencia en Hz. (b) Calcular la energía del electrón a su entrada en el campo. 14. Calcular la frecuencia de ciclotrón de un protón dentro de un campo magnético de magnitud 5.20 T. 15. Sobre un protón que posee una energía cinética de 4,5 MeV actúa endirección normal a su trayectoria un campo magnético uniforme de 8 T. Determinar: (a) Valor de la fuerza que actúa sobre él. (b) El radio de la órbita descrita. (c) Número de vueltas que da en 1 s. 16. Un ciclotrón, concebido para acelerar protones, tiene un campo magnético de 0.450 T de magnitud en una región de radio 1.20 m ¿Qué valores tienen a) la frecuencia y b) la rapidez máxima adquirida...
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