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Transcript
Preguntas del capítulo
1. Una espira se coloca en un campo magnético uniforme. Determina la dirección
de la corriente inducida en la espira, cuando a) el campo original, B, aumenta, o
b) el campo original, B, disminuye.
2. Una espira rectangular
introduce en un campo
magnético uniforme.
Encuentra la dirección
la corriente inducida.
se
de
3. Una espira circular se retira de un
campo magnético uniforme.
Encuentra la dirección de la corriente
en la espira.
4. Dos espiras de alambre se
mueven en las proximidades
de un alambre muy largo que
transporta una corriente
constante. Encuentra la
Inducción electromagnética - 1 v 1.1
© Goodman y Zavorotniy
dirección de la corriente en cada espira.
5. Una espira circular se encuentra sobre una
mesa horizontal. Un estudiante sostiene una
varilla de imán con el polo norte apuntando
hacia abajo. Encuentra la dirección de la
corriente inducida cuando a) el imán está fijo,
b) la varilla de imán se deja caer en la espira.
o
6. Una espira de alambre se coloca fijo cerca de un
alambre recto con una corriente creciente. ¿Cuál
es la dirección de la corriente inducida en la
espira?
7. Un alambre recto se mueve hacia la derecha entre dos imanes
enfrentados entre sí. ¿Cuál es la dirección de la corriente
inducida en el alambre?
8. Una espira de alambre rectangular, cuyo eje está orientado
horizontalmente, gira un cuarto de vuelta hacia la derecha, como
se muestra anteriormente. ¿Cuál es la corriente inducida en la
espira mientras gira desde una orientación vertical a una
horizontal?
Inducción electromagnética - 2 v 1.1
© Goodman y Zavorotniy
9. Un imán permanente se introduce en un
anillo fijo que está suspendido de una
cuerda vertical. ¿Qué pasa con el anillo?
¿Cómo podemos utilizar la ley de Lenz
para explicar este experimento?
10. Dos anillos coaxiales están conectados a
una espira que se muestra arriba. El anillo B
está conectado en serie a una batería, un
interruptor y un reóstato. Después de que se
cierra el interruptor, circula una corriente
constante a través de la espira. Encuentra la
dirección de la corriente inducida en el anillo
A, cuando a) el piloto del reóstato se mueve
hacia la derecha, b) el piloto del reóstato se
mueve a la izquierda.
11. Una fuerza constante se aplica a una varilla de
metal que se coloca sobre dos rieles conductores
paralelos. La varilla luego se desliza hacia la
derecha con una rapidez constante, perpendicular a
un campo magnético constante. Encuentra la
dirección de la corriente inducida en el resistencia.
12. Una varilla de imán se introduce en una
bobina. Encuentra la polaridad de la bobina
en el punto A y B.
Inducción electromagnética - 3 v 1.1
© Goodman y Zavorotniy
Problemas del capítulo
1. Una espira de alambre con un área de 0,005 m 2 está orientada de forma
perpendicular a un campo magnético uniforme de 1,3 T. ¿Cuál es el flujo
magnético por la espira?
2. Una espira rectangular de 0,2 m de ancho y 0,6 m de largo está orientado de
forma perpendicular a un campo magnético uniforme de 0,3 T. ¿Cuál es el flujo
magnético a través de la espira?
3. Una espira de alambre, de 4,2 cm de diámetro, está orientado de forma
perpendicular a un campo magnético uniforme de 0,6 T. ¿Cuál es el flujo
magnético en la espira?
4. El flujo magnético a través de una espira de alambre, 15 cm de diámetro, es de
3 Wb. ¿Cuál es la fuerza del campo magnético?
5. El flujo magnético a través de una espira rectangular, con una superficie de
0,008 m 2 es de 0.4 Wb. ¿Qué tan fuerte es el campo magnético?
6. El flujo magnético a través de una espira de alambre cambia de cero a 12 Wb en
0,3 s. ¿Cuál es la fem inducida en la espira?
7. El flujo magnético a través de una bobina de alambre con 100 vueltas cambia de
5 a 45 Wb en 0,25 s? ¿Cuál es la fem inducida en la bobina?
8. ¿Cuál es la tasa de cambio del flujo magnético a través de una bobina de
alambre con 100 vueltas si la fem inducida es de 12 V?
9. Una bobina con 200 vueltas está orientada de forma perpendicular a un campo
magnético variable. Una fem inducida de 30 V es causada por el cambio en el
campo magnético. ¿Cuál es la tasa de cambio del flujo magnético a través de la
bobina?
10. El flujo magnético a través de una bobina de alambre cambia de manera
uniforme desde 2,0 Wb a 4,8 Wb en 0,2 s e induce una fem de 14 V. ¿Cuántas
espira hay en la bobina?
Inducción electromagnética - 4 v 1.1
© Goodman y Zavorotniy
11. El flujo magnético a través de una bobina de alambre cambia de manera
uniforme desde 5,2x10^-2 Wb a cero en 0,13 s e induce una fem de 4 V.
¿Cuántas espira hay en la bobina?
12. Una espira de alambre con un radio de 9 cm se encuentra en un principio
paralelo a un campo magnético uniforme de 2,6T. La orientación de la espira
entonces cambia para que quede perpendicular al campo en 0,12 s. ¿Cuál es la
fem inducida en la espira?
13. Una espira de alambre rectangular con un área de 0,048 m 2 está perpendicular
a un campo magnético. La magnitud del campo cambia de manera uniforme de
0,24 T a 1,67 T en 0,25 s. ¿Cuál es la fem inducida en la espira?
14. Una espira circular está hecha de alambre flexible. La espira está perpendicular
a un campo magnético uniforme con una magnitud de 3,5 T. La zona de la
espira cambia de 0,005 m 2 a 0,008 m 2 en 0,15 s. ¿Cuál es la fem inducida en la
espira?
15. Un alambre de 15 cm se mueve a una rapidez constante de 16 m/s de forma
perpendicular a un campo magnético uniforme de 0,8 T. ¿Cuál es la fem
inducida en la espira?
16. Un alambre de 48 cm se mueve a una rapidez constante de 25 m/s de forma
perpendicular a un campo magnético uniforme de 2,2 T. ¿Cuál es la fem
inducida en la espira?
17. Cuando un alambre de 36 cm se mueve con una rapidez constante en un campo
magnético de 3,4 T, de la fem inducida es de 16 V. ¿Cuál es la rapidez del
alambre?
18. Un alambre recto de 1,4 m se mueve con una rapidez constante en un campo
magnético de 4,9 T. ¿Cuál es la rapidez del alambre si la fem inducida es de 24
V?
19. ¿Qué tan fuerte debe ser un campo magnético para inducir una fem de 6 V en
un alambre de 0,32 m que se desplaza con una rapidez constante de 17 m/s, de
forma perpendicular al campo?
20. ¿Qué tan fuerte debe ser un campo magnético para inducir una fem de 5 V en
un alambre de 0,12 m que se desplaza con una rapidez constante de 15 m/s, de
forma perpendicular al campo?
Inducción electromagnética - 5 v 1.1
© Goodman y Zavorotniy
Problemas generales
1. Un alambre de bobina de 0,14 m de ancho y 0,28 m de largo que contiene 10
espiras se encuentra sobre una mesa horizontal (ver la figura anterior). Un
campo magnético hacia arriba cruza la superficie de la mesa y la magnitud del
campo aumenta desde cero hasta el valor máximo de 2,6 T en 0,3 s.
a. ¿Cuál es el flujo magnético máximo a través de la bobina?
b. ¿Cuál es la fem inducida en la bobina?
c. Si la resistividad neta de la bobina es de 0,6 Ω ¿cuál es la magnitud de la
corriente inducida en la bobina?
d. ¿Cuál es la dirección de la corriente inducida en la bobina?
e. ¿Cuál es la tasa de energía térmica producida por la bobina?
2. Una bobina circular con un radio de 25 cm tiene 20
vueltas. La bobina está orientada perpendicularmente a
un campo magnético cuya magnitud inicial es de 3,2 T.
De repente, el campo magnético se desvanece en 0,4 s.
a. ¿Cuál es el flujo inicial magnético en la bobina?
b. ¿Cuál es la fem inducida en la bobina?
c. Si la resistividad neta de la bobina es de 6,8 Ω
¿cuál es la magnitud de la corriente inducida en la
bobina?
d. ¿Cuál es la dirección de la corriente inducida en la bobina?
Inducción electromagnética - 6 v 1.1
© Goodman y Zavorotniy
e. ¿Cuál es la tasa de energía térmica generada por la bobina?
3. Una espira de alambre cuadrada, de
0,2 m en cada lado, tiene una
resistividad de 0,35 Ω. La espira se
mueve con una rapidez constante en
0,4 s desde la posición I, donde un
campo magnético es cero, hasta la
posición II, donde un campo magnético
es de 0,9 T.
a. ¿Cuál es la fem inducida en la
espira durante este período de tiempo?
b. ¿Cuál es la dirección de la corriente inducida en la espira?
c. ¿Cuál es la magnitud de la corriente inducida en la espira?
d. ¿Cuál es la potencia disipada en la espira?
e. ¿Cuánto esfuerzo se requiere para mover la bobina desde la posición I a
la posición II?
4. Una espira de alambre cuadrada de 0,4
m en cada lado, tiene una resistividad
de 0,14 Ω. La espira se mueve con una
rapidez constante en 0,2 s desde la
posición I, donde un campo magnético
es 1,3 T, hasta la posición II, donde la
magnitud del campo magnético es cero.
a. ¿Cuál es la fem inducida en la
espira durante este período de tiempo?
b. ¿Cuál es la dirección de la corriente inducida en la espira?
c. ¿Cuál es la magnitud de la corriente inducida en la espira?
d. ¿Cuál es la potencia disipada en la espira?
e. ¿Cuánto esfuerzo se requiere para mover la bobina desde la posición I a
la posición II?
Inducción electromagnética - 7 v 1.1
© Goodman y Zavorotniy
5. Una varilla conductora con una longitud de 0,45 m toma contacto con dos rieles
conductores y paralelos. Los rieles están conectados a un resistencia de 2,5 Ω;
ignora la resistividad de la varilla y los rieles. Una fuerza constante F mueve la
varilla con una rapidez constante de 4,2 m/s hacia la derecha sin fricción entre la
varilla y los rieles. El aparato se coloca en un campo magnético uniforme de 1,8
T que está perpendicular a los rieles y a la varilla.
a. Calcula la fuerza fem inducida en la varilla.
b. Encuentra la dirección de la corriente inducida en el resistencia.
c. Calcula la magnitud de la corriente inducida en el resistencia.
d. Calcula la potencia disipada en el resistencia durante el tiempo en que se
mueve la varilla en el campo.
e. Calcula la fuerza externa necesaria para mover la varilla con una rapidez
constante a través del campo magnético.
Inducción electromagnética - 8 v 1.1
© Goodman y Zavorotniy
6. Una varilla conductora de 2 m está conectada a una batería de 6 V por dos
alambres muy ligeros. La varilla se mueve con una rapidez constante de 2,8 m/s
en un campo magnético perpendicular con una magnitud de 1,1 T. La
resistividad total de la espira es de 2,5 Ω. Conteste las siguientes preguntas:
a. ¿Cuál es la fem inducida en la varilla mientras se está moviendo en el
campo magnético?
b. ¿Cuál es la magnitud de la corriente inducida en la varilla?
c. ¿Cuál es la dirección de la corriente inducida en la varilla con respecto al
sistema de coordenadas que se muestra en el diagrama?
d. ¿Cuál es la magnitud de la corriente en la varilla producida por la batería?
e. ¿Cuál es la dirección de la corriente convencional de la varilla debido a la
batería?
f. ¿Cuál es la magnitud de la corriente neta en la varilla?
g. ¿Cuál es la dirección de la corriente neta en la varilla?
Inducción electromagnética - 9 v 1.1
© Goodman y Zavorotniy
Preguntas del capítulo
1. a) CW b) CW
2. CCW
3. CCW
4. Espira izquierda: CCW
Espira derecha: sin cambios
5. a) ninguno b) CCW
6. CCW
7. ninguno
8. CW
9. El anillo se aleja del imán debido
a que el campo inducido trata de
oponerse a la dirección del
campo original.
10. a) CW b) CCW
11. CCW
12. A es negativo, B es positivo
Problemas del capítulo
1. 0,0065Wb
2. 0,036Wb
3. 8,31x10^-4Wb
4. 169,7T
5. 50T
6. 40V
7. 16.000V
8. 0,12Wb/s
9. 0,15Wb/s
10. 1
11. 10
12. 0,55V
13. 0,27V
14. 0,07V
15. 1,92V
16. 26,4V
17. 13m/s
18. 3,5m/s
19. 1,1T
20. 2,78T
Inducción electromagnética - 10 v 1.1
Problemas generales
1. a) 1,02Wb
b) 3,4V
c) 5,67A
d) CW
e) 19,3W
2. a) 12,57Wb
b) 31,42V
c) 4,62A
d) CW
e) 145,14W
3. a) 0,09V
b) CCW
c) 0,26A
d) 0,023W
e) 0,46N
4. a) 1,04V
b) CCW
c) 7,4A
d) 7,67W
e) 3,84N
5. a) 3,4V
b) CW
c) 1,36A
d) 4,62W
e) 1,1N
6. a) 6,16V
b) 2,5A
c) Dirección +Y
d) 2,4A
e) Dirección -Y
f) 0,1A
g) Dirección +Y
© Goodman y Zavorotniy