Taller Electromagnetismo
Páginas: 57 (14037 palabras)
Publicado: 17 de noviembre de 2012
Taller 03 de Electromagnetismo del Primer Semestre del 2010
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Pregunta rápida 3.1 Si una partícula cargada se mueve en línea recta a través de una región de la espacio, ¿puede decirse que el campo magnético en esa región es cero? Respuesta y explicación No. Puede que otro campo, como el campo eléctrico o el gravitacional genere otra fuerza sobre la partícula cargada que tenga el mismo valorpero sea puesta a la fuerza magnética, con lo que resulta una fuerza neta igual a cero. Además, una partícula cargada que se mueva paralela a un campo magnético no experimentaría ninguna fuerza magnética. Pregunta rápida 3.2 Las líneas del campo eléctrico se denominan en ocasiones “líneas de fuerza”. ¿Es éste un nombre correcto para las líneas del campo magnético? Respuesta y explicación No. Lafuerza magnética sobre una partícula cargada que se mueve en un campo magnético es perpendicular a las líneas del campo magnético. Situación problémica 3.1 En un viaje de negocios a Australia, un hombre se lleva la brújula fabricada en Europa que utilizó en sus días de boy scout. ¿Funcionará correctamente en Australia? Razonamiento La utilización de la brújula en Australia no presenta ningúnproblema. El polo norte del imán de la brújula se verá atraído por el polo sur magnético cercano al polo norte geográfico, al igual que en Europa. La única diferencia en las líneas de campo magnético es que en Australia tienen una componente que apunta hacia arriba, mientras que en Europa tienen una componente que hacia abajo. Sin embargo, cuando se sujeta la brújula en un plano horizontal, la brújulano puede detectar la componente vertical del campo: sólo indica la dirección de la componente horizontal del campo magnético Pregunta rápida 3.3
Una partícula cargada describiendo una trayectoria circular en presencia de un campo magnético constante aplicado perpendicularmente a la velocidad de la partícula. ¿Adquiere la partícula energía del campo magnético? Respuesta y explicación No. El campomagnético produce una fuerza magnética dirigida hacia el centro de la trayectoria circular, y esto provoca un cambio en la dirección del vector velocidad de la partícula. Sin embargo, como la fuerza magnética siempre es perpendicular al desplazamiento de la partícula, no se realiza ningún trabajo sobre la partícula, y su rapidez permanece constante. Por tanto, su energía cinética permanecetambién constante. Pregunta rápida 3.4 ¿Cómo puede utilizarse el movimiento de una partícula cargada para diferenciar entre un campo magnético y campo eléctrico en una determinada región? Respuesta y explicación La fuerza magnética sobre una partícula cargada en movimiento siempre es perpendicular a la dirección del movimiento. No se ejerce ninguna fuerza magnética sobre la carga cuando ésta se mueveparalela a la dirección del campo magnético. Sin embargo, la fuerza eléctrica sobre una partícula cargada que se mueve en un campo eléctrico nunca es cero, y siempre es paralela a la dirección del campo eléctrico. Por tanto, proyectando la partícula cargada hacia distintas direcciones es posible determinar la naturaleza del campo. Situación problémica 3.2 Suponga que existe un campo magnéticouniforme en una región finita del espacio, como ilustra en la figura 3.1. ¿Puede introducirse una partícula cargada en esta región y hacer que permanezca atrapada en esa zona por medio de la fuerza magnética? Razonamiento Considere por separado las componentes (de la velocidad de la partícula) paralela y perpendicular a las líneas de campo en esta región. Para la componente paralela a las líneas decampo, no se ejerce ninguna fuerza sobre la partícula: ésta continúa moviéndose con el mismo valor de la
Taller 03 de Electromagnetismo del Primer Semestre del 2010
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componente paralela, hasta que abandona la región del campo
(dFB = I ds x B), vemos que el rayo se desviaría hacia el oeste. Ejemplo 3.1 Un Electrón moviéndose en un campo magnético Un electrón en el tubo de televisión se...
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Pregunta rápida 3.1 Si una partícula cargada se mueve en línea recta a través de una región de la espacio, ¿puede decirse que el campo magnético en esa región es cero? Respuesta y explicación No. Puede que otro campo, como el campo eléctrico o el gravitacional genere otra fuerza sobre la partícula cargada que tenga el mismo valorpero sea puesta a la fuerza magnética, con lo que resulta una fuerza neta igual a cero. Además, una partícula cargada que se mueva paralela a un campo magnético no experimentaría ninguna fuerza magnética. Pregunta rápida 3.2 Las líneas del campo eléctrico se denominan en ocasiones “líneas de fuerza”. ¿Es éste un nombre correcto para las líneas del campo magnético? Respuesta y explicación No. Lafuerza magnética sobre una partícula cargada que se mueve en un campo magnético es perpendicular a las líneas del campo magnético. Situación problémica 3.1 En un viaje de negocios a Australia, un hombre se lleva la brújula fabricada en Europa que utilizó en sus días de boy scout. ¿Funcionará correctamente en Australia? Razonamiento La utilización de la brújula en Australia no presenta ningúnproblema. El polo norte del imán de la brújula se verá atraído por el polo sur magnético cercano al polo norte geográfico, al igual que en Europa. La única diferencia en las líneas de campo magnético es que en Australia tienen una componente que apunta hacia arriba, mientras que en Europa tienen una componente que hacia abajo. Sin embargo, cuando se sujeta la brújula en un plano horizontal, la brújulano puede detectar la componente vertical del campo: sólo indica la dirección de la componente horizontal del campo magnético Pregunta rápida 3.3
Una partícula cargada describiendo una trayectoria circular en presencia de un campo magnético constante aplicado perpendicularmente a la velocidad de la partícula. ¿Adquiere la partícula energía del campo magnético? Respuesta y explicación No. El campomagnético produce una fuerza magnética dirigida hacia el centro de la trayectoria circular, y esto provoca un cambio en la dirección del vector velocidad de la partícula. Sin embargo, como la fuerza magnética siempre es perpendicular al desplazamiento de la partícula, no se realiza ningún trabajo sobre la partícula, y su rapidez permanece constante. Por tanto, su energía cinética permanecetambién constante. Pregunta rápida 3.4 ¿Cómo puede utilizarse el movimiento de una partícula cargada para diferenciar entre un campo magnético y campo eléctrico en una determinada región? Respuesta y explicación La fuerza magnética sobre una partícula cargada en movimiento siempre es perpendicular a la dirección del movimiento. No se ejerce ninguna fuerza magnética sobre la carga cuando ésta se mueveparalela a la dirección del campo magnético. Sin embargo, la fuerza eléctrica sobre una partícula cargada que se mueve en un campo eléctrico nunca es cero, y siempre es paralela a la dirección del campo eléctrico. Por tanto, proyectando la partícula cargada hacia distintas direcciones es posible determinar la naturaleza del campo. Situación problémica 3.2 Suponga que existe un campo magnéticouniforme en una región finita del espacio, como ilustra en la figura 3.1. ¿Puede introducirse una partícula cargada en esta región y hacer que permanezca atrapada en esa zona por medio de la fuerza magnética? Razonamiento Considere por separado las componentes (de la velocidad de la partícula) paralela y perpendicular a las líneas de campo en esta región. Para la componente paralela a las líneas decampo, no se ejerce ninguna fuerza sobre la partícula: ésta continúa moviéndose con el mismo valor de la
Taller 03 de Electromagnetismo del Primer Semestre del 2010
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componente paralela, hasta que abandona la región del campo
(dFB = I ds x B), vemos que el rayo se desviaría hacia el oeste. Ejemplo 3.1 Un Electrón moviéndose en un campo magnético Un electrón en el tubo de televisión se...
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