Solucionario Fisica Sem

Seminario de la semana 11


1. (Sears-Zemansky 27.12) El campo magnético en cierta región es de 0,128 T, y su dirección es la del eje +z tal como se muestra en la figura

[pic]

a) ¿Cuál es el flujo magnético a través de la superficie abcd en la figura?

b) ¿Cuál es el flujo magnético a través de la superficie befc?

c) ¿Cuál es el flujo magnético a través de la superficie aefd?
d)¿Cuál es el flujo neto a través de las cinco superficies que encierran el volumen sombreado?
Solución

[pic].
[pic] es normal a la superficie.
Para la superficie abcd, [pic].
Para la superficie befc, [pic].
Para la superficie aefd, [pic]y el flujo es positivo
(a) [pic]
(b) [pic]
(c) [pic]
(d) cero.
2. (Sears-Zemansky 27.35) Un alambre largo que conduce una corriente de 4,50 A forma dosdobleces a 90,0°, como se muestra en la figura. La parte flexionada del alambre pasa a través de un campo magnético uniforme de 0,240 T dirigido como se indica en la figura y confinado a una región limitada del espacio. Calcule la magnitud y la dirección de la fuerza que el campo magnético ejerce sobre el alambre.

[pic]

Solución

  [pic]
sea x la longitud de un segemento a.Para cada segmento[pic], la fuerza total sobre el cable es la suma vectorial de las fuerzas en cada segmento.
[pic]
[pic][pic] [pic] [pic] [pic]
[pic] [pic] y [pic]
3. (Sears-Zemansky 27.42) El plano de una espira de alambre rectangular, de 5,0 cm x 8,0 cm, es paralelo a un campo magnético de 0,19 T. La espira conduce una corriente de 6,2 A.

a) ¿Cuál es el par detorsión que actúa sobre la espira?

b) ¿Cuál es el momento magnético de la espira?
c) ¿Cuál es el par de torsión máximo que se puede obtener con la misma longitud total de alambre que transporte la misma corriente en este campo magnético?
Solución

(a)[pic]. El momento magnético es[pic].
[pic]
(b)
[pic]

4. (Sears-Zemansky 27.44) Una bobina rectangular de alambre, de 22,0 cm por35,0 cm, conduce una corriente de 1,40 A y está orientada con el plano de su espira perpendicular a un campo magnético uniforme de 1,50 T, como se ilustra en la figura.

[pic]

a) Calcule la fuerza neta y par de torsión que el campo magnético ejerce sobre la bobina.
b) Se gira la bobina un ángulo de 30.0° en torno al eje que se muestra, de modo que el lado izquierdo salga del plano de lafigura y el derecho avance hacia el plano. Calcule la fuerza neta y el par de torsión que ahora el campo magnético ejerce sobre la bobina.
(Sugerencia: para visualizar este problema en tres dimensiones, dibuje con cuidado la bobina vista a lo largo del eje de rotación.)
Solución


[pic], donde [pic] es el ángulo entre [pic]y la normal .
(a) la fuerza sobre cada lado de la esprira [pic]y[pic]. La fuerza neta sobre la espira es cero [pic]y [pic], [pic]. Las fuerzas no producen torque
[pic]


(b) la fuerza neta es cero. [pic]and the net torque is.
[pic]


Para cualquier circuito de corriente en un campo magnético uniforme la fuerza neta en el bucle es cero. El par en el bucle depende de la orientación del plano de la espira con respecto a la direccióndel campo magnético.


[pic]


5. Una bobina rectangular de 5,50 x 8,00 cm consta de 25 vueltas de alambre. Si la bobina conduce una corriente de 1,50 m A ¿cuál es la magnitud de su momento magnético?

6. (Sears-Zemansky 27.46) Una bobina circular con área A y N vueltas tiene libertad para girar con respecto a un diámetro que coincide con el eje x. La corriente I circula en labobina. Hay un campo magnético uniforme en la dirección y positiva. Calcule la magnitud y la dirección del par de torsión y el valor de la energía potencial U, cuando la bobina está orientada como se ilustra en los incisos
a) a d) de la siguiente figura .

[pic]

Solución
[pic] y [pic], donde [pic]. [pic], [pic] es el ángulo entre [pic]y la normal del plano.
(a)
[pic]...