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Transcript
Física II - Biociencias y Geociencias (Curso 2009)
Práctico 6
Fuerza magnética sobre cargas y conductores
6.1 Se lanza un electrón hacia un campo magnético uniforme dado por

B  (0,2iˆ  0,5 ˆj )T . Determine la expresión vectorial de la fuerza sobre el electrón,

cuando su velocidad es v  (5  10 6 ˆj )m / s .
6.2 Un conductor suspendido por dos cuerdas tiene una
masa por unidad de longitud de 0,04 kg/m.
Determine el sentido y módulo de la corriente en el
conductor para que la tensión en los alambres de
soporte sea cero, si el campo magnético sobre la
región es de 3,6 T entrante.

B
6.3 Un electrón se acelera por una diferencia de potencial de 1,0 kV y se dirige a una
región entre 2 placas paralelas separadas por 20 mm con una diferencia de potencial
de 100 V entre ellas. Si el electrón entra moviéndose perpendicularmente al campo
eléctrico entre las placas, ¿qué campo magnético es necesario, perpendicular tanto a
la trayectoria del electrón como al campo eléctrico, para que el electrón viaje en
línea recta?
6.4 Considere un avión con una distancia entre las puntas de las alas de 60 m que vuela
horizontalmente a una velocidad de 300 m/s sobre una región donde la dirección del
campo magnético terrestre es 58° debajo de la horizontal y su magnitud es de 50 T,
a) Calcule el campo eléctrico que aparece sobre el avión
b) Calcule la diferencia de potencial generada entre las puntas de las alas
6.5 Un ión positivo tiene una carga +e y una masa de 2,5  10-26kg. Después de ser
acelerado a través de una diferencia de potencial de 250 V, el ión entra a un campo
magnético de 0,5 T a lo largo de una dirección perpendicular a la dirección del
campo. Calcule el radio de la trayectoria del ión en ese campo.
6.6 Una partícula neutra choca con un átomo de hidrógeno en reposo que se encuentra
en un campo magnético uniforme, disociándolo en un electrón y un protón. En la
figura, la trayectoria de la partícula neutra está indicada por la linea quebrada, y las
trayectorias de las partículas cargadas están indicadas por los arcos 1 y 2.
a) ¿Cuál de las trayectorias corresponde al protón
1
y cuál al electrón?
2
b) ¿Cuál de los dos tiene mayor cantidad de
movimiento?
c) Exprese el cociente entre las velocidades de
las partículas en función de los radios de
ambas trayectorias.
6.7 Los tiburones poseen órganos sensibles al campo eléctrico, llamados ampollas de
Lorenzini, que les permite detectar seres vivos en su entorno y posiblemente les
ayuda en la navegación a través del océano.
a) Suponga que un tiburón se encuentra en reposo relativo al agua en un punto del
océano donde el campo magnético terrestre tiene una componente vertical de
30 T hacia arriba y un componente horizontal de 70 T hacia el norte
(geográfico). Si el agua fluye a una velocidad de 0,3 m/s hacia el sur, debido a
una corriente marina, ¿cuál es el campo eléctrico que siente el tiburón? Y si la
corriente hiciera que el agua se moviera con la misma velocidad hacia el este,
¿cuál sería el campo que sentiría en este caso?
b) Le parece que el sentido del campo eléctrico le permitiría al tiburón saber cuál
es la corriente en su ubicación.
6.8 Un televisor consiste en un cañón que acelera electrones por una diferencia de
potencial de 20000 V, los que impactarán luego en una pantalla ubicada a 30 cm de
la salida del mismo, produciendo un punto brillante sobre ella (eso es lo que se
observa desde el otro lado de la pantalla).
Si en Montevideo el campo magnético terrestre tiene una componente vertical de 44
T hacia arriba y una componente horizontal de 65 T hacia el norte, y la pantalla
del televisor está orientada hacia el este, determine el desvío del punto brillante que
provoca dicho campo (midiéndolo sobre coordenadas “dibujadas” en la pantalla).
Ejercicios de examen
Segundo parcial 2006 Un ion formado por 8 protones, 1 neutrón y 10 electrones, es
introducido en una región de campo magnético uniforme con velocidad normal al
mismo. Se quiere “diseñar” un nuevo ion con 4 protones y 5 neutrones, que al
introducirse con la misma velocidad en el mismo campo, describa una trayectoria
exactamente igual al primero. Entonces este ion debe tener una cantidad de electrones
igual a:
(Nota: Asuma que mprotón = 1836 melectrón ; mneutrón = 1837 melectrón y que la masa de un
ion es la suma de las masas de las partículas que lo componen)
a) 5
.b) 6
.
c) 14
. d) 20
. e) 459
.
Examen julio 2007 La fuerza sobre una carga eléctrica que se mueve en un campo
magnético:
a) Aumenta la energía cinética de la carga si esta es positiva
b) Disminuye la energía cinética de la carga si esta es negativa
c) Aumenta la energía cinética de la carga independientemente de su signo
d) Disminuye la energía cinética de la carga independientemente de su signo
e) No cambia la energía cinética de la carga