laboratorio de física electricidad

 
 
 
 

Física Electricidad ­ FIS 1033­01 
Profesor: Dr. Robert  
 
 
 
 

Taller 3 Corte ­ Mesa 4 
 
 
 
 
Integrantes: 
Adriana Monsalve 
German Buelvas 
Andrea Estarita 
Gina Andrade 
 
 
 
 
Abril 21, 2014 
 
27.47 Una bobina con momento magnético de 1.45 A∙m2  está orientada inicialmente con 
su momento magnético  antiparalelo a un campo magnético uniforme de 0.835 T. ¿Cuál 
es el  cambio  en la  energía potencial de la bobina cuando se gira 180°, de modo que su 
momento magnético sea paralelo al campo? 

 
Si  μ  es antiparalelo a  B  ⇒ φ = 180° ⇒  
cosφ =  cos180°  =− 1    
de lo anterior tenemos entonces que: 
U =− μBcos φ     

U =− ( 1.45A∙m2)( 0.835 T ) cos 180°  
U = 1, 210 J   
Analisis dimensional: 
N
[U]  = ( A∙m2)  ( A.m
) 
[U]  =(m)(N)   
[U]  = (J)   

 
Si  μ  es paralelo a  B  ⇒ φ = 0° ⇒     cosφ =  cos0°  = 1    
   de lo anterior tenemos entonces que: 
  U 2 =− μBcos φ        
 U 2 =− ( 1.45A∙m2)( 0.835 T ) cos 0°  
 U 2 =   − 1, 210 J   
Analisis dimensional: 
N
[U]  = ( A∙m2)  ( A.m
) 
[U]  = (m)(N)   
[U]  = (J)   
 
 
El cambio en la energía potencial es igual a: 
     ΔU = U 2 − U 1
⇒ ΔU  =  (−1, 210J)  − ( 1, 210J)  
⇒ ΔU =   − 2, 42J   
 
 
   
 
 
 
 
 
 
 
27.53.  ​
Cuando  una  partícula  con  una  carga  q  >  0  se  mueve  con  una  velocidad  v1
orientada a 45.0°  del  eje  + x  en el  plano  xy , un  campo magnético uniforme ejerce una 
fuerza  F 1   a  lo largo  del eje  − z . Cuando la misma partícula se mueve con velocidad v2  
con  la  misma  magnitud  que v1   pero  a  lo  largo  del  eje  + z ,  se  ejerce  sobre  ella  una 
fuerza  de  magnitud  F 2   a  lo  largo  del  eje  + x .  a)  ¿Cuáles  son la magnitud (en términos  
de  q,  v1 y  F 2 )  y  la  dirección  del  campo  magnético? b)  ¿Cuál es  la  magnitud de  F 1 en 
términos de F 2 ? 
Análisis Físico 
Como  sabemos  que  el  vector  fuerza  magnética  siempre   es 
perpendicular a  los  vectores  Campo  magnético  y  velocidad, 
esto  se  debe a que  el vector  fuerza magnética es el producto 
cruz entre los vectores velocidad y campo magnético:  

F B = |q|vBsenθ  
 
Por  regla  de  la  mano  derecha  observamos  que  el  campo  magnético  se  orienta  en 
dirección  − y . 
 
 
Análisis Gráfico 
De  esta  forma  en  la  gráfica  confirmamos  la  teoría, 
pues el  vector  fuerza  magnética  es  siempre 
perpendicular  a  los  vectores  campo  magnético  y 
velocidad. 
 
a)  ​
Para  calcular  la  magnitud  de  B,  debemos 
despejar el campo magnético de la ecuación de fuerza magnetica. 
F2
F B = |q|vBsenθ ⇒ B = |q|v2senθ
 
 
En la  anterior  ecuación  tenemos que  θ = 90º   es  decir,  los vectores  campo magnético y 
velocidad  son perpendiculares,  por  tanto  sen θ = sen 90º = 1 . Como nos  preguntan  por  
F
la magnitud del campo magnético en términos de  F 2  tenemos que:  B = |q|v22  
 
b)  Para  F 1 tenemos  que:  F 1 = |q|v1B∙sen θ   En  el  ejercicio  nos  piden  hallar  la magnitud 
de  F 1 en  terminos  de  F 2 ,  para  esto  reemplazamos  la expresión  de  B que  calculamos 
|q|v F senθanteriormente. Reemplazando B en  F 1  tenemos que:  F 1 = 1|q|v2 2  
 
Como  v1 = v2 ,  y  el ángulo formado  por  el vector velocidad y el vector campo magnetico 
F
es  θ = 135º ⇒ sen(135º) = √12  tenemos que :  F 1 = √22  
 
 
 
 
 
 
27.57.  Los  polos  magnéticos  de  un  ciclotrón  pequeño  producen  un  campo  magnético 
con  magnitud de  0.85 T. Los polos tienen  un  radio de 0.40 m,  que  es  el radio máximo 
de las  órbitas  de  las partículas aceleradas. a) ¿Cuál  es  la energía máxima a la que los 
protones  ( q  =  1.60 × 10−19C,  m  =  1.67 × 10−27kg )  se  pueden  acelerar  en este  ciclotrón? 
Exprese  la  respuesta  en  electrón  volt  y  joule.  b)   ¿Cuál  es  el  tiempo  que  se  requiere 
para  completar  una  revolución  de  un  protón  que  orbite  con  este  radio ...