En un experimento se aceleran partículas alfa (q = +2e) desde el reposo, mediante una diferencia de potencial de 10 kV. Después, entran en un campo magnético B = 0,5 T, perpendicular a la dirección de su movimiento.
a) Explique con ayuda de un esquema la trayectoria de las partículas y calcule la velocidad con que penetran en el campo magnético.
b) Calcule el radio de la trayectoria que siguen las partículas alfa en el seno del campo magnético.
e = 1,6 ·10-19 C ; m = 6,7·10 -27kg
a) Fuerza magnética sobre una carga en movimiento.
b) Una partícula, con carga q, penetra en una región en la que existe un campo magnético perpendicular a la dirección del movimiento. Analice el trabajo realizado por la fuerza magnética y la variación de energía cinética de la partícula.
Solución apartado a): Mirar la correspondiente entrada de teoría aquí.
Una cámara de niebla es un dispositivo para observar trayectorias de partículas cargadas. Al aplicar un campo magnético uniforme, se observa que las trayectorias seguidas por un protón y un electrón son circunferencias.
a) Explique por qué las trayectorias son circulares y represente en un esquema el campo y las trayectorias de ambas partículas.
b) Si la velocidad angular del protón es wp = 106 rad s -1, determine la velocidad angular del electrón y la intensidad del campo magnético.
e = 1,6 ·10 -19 C; me = 9,1·10 -31 kg; mp = 1,7·10 -27 kg
Un electrón incide en un campo magnético perpendicular a su velocidad.
a)Determine la intensidad del campo magnético necesaria para que el período de su movimiento sea 10 – 6 s.
b)Razone cómo cambiaría la trayectoria descrita si la partícula incidente fuera un protón.
e = 1,6 · 10 -19 C ; m e = 9,1 · 10 -31 kg ; m p = 1,7 · 10 -27 kg
a) Fuerza magnética sobre una carga en movimiento.
b) Dos partículas cargadas se mueven con la misma velocidad y, al aplicarles un campo magnético perpendicular a dicha velocidad, se desvían en sentidos contrarios y describen trayectorias circulares de distintos radios. ¿Qué puede decirse de las características de esas partículas? Si en vez de aplicarles un campo magnético se le aplica un campo eléctrico paralelo a su trayectoria, indique razonadamente. cómo se mueven las partículas.
Solución al apartado a) Mirar la correspondiente entrada de teoría aquí
a) Fuerza magnética sobre una carga en movimiento; ley de Lorentz.
b) Dos iones, uno con carga doble que el otro, penetran con la misma velocidad en un campo magnético uniforme. El diámetro de la circunferencia que describe uno de los iones es cinco veces mayor que el de la descrita por el otro ion. Razone cuál es la relación entre las masas de los iones
Solución al apartado a) Mirar la correspondiente entrada de teoría aquí
Un haz de partículas con carga positiva y moviéndose con velocidad continúa moviéndose sin cambiar de dirección al penetrar en una región en la que existen un campo eléctrico
V m-1 y un campo magnético de 0,4 T paralelo al eje Z.
a) Dibuje en un esquema la velocidad de las partículas, el campo eléctrico y el campo magnético, razonando en qué sentido está dirigido el campo magnético, y calcule el valor v de la velocidad de las partículas.
b) Si se utilizaran los mismos campos eléctrico y magnético y se invirtiera el sentido de la velocidad de las partículas, razone con la ayuda de un esquema si el haz se desviaría o no en el instante en que penetra en la región de los campos.
a)Explique las características de la fuerza sobre una partícula cargada que se mueve en un campo magnético uniforme. ¿Varía la energía cinética de la partícula?
b)Una partícula con carga positiva se mueve en línea recta y penetra en una región en la que existen un campo eléctrico y un campo magnético, perpendiculares entre sí y perpendiculares a la velocidad inicial de la partícula. Haga un esquema y razone qué condición debe cumplirse para que la partícula continúe su trayectoria rectilínea.
Solución del apartado a) i) Mirar la correspondiente entrada de teoría aquí
Un protón, inicialmente en reposo, se acelera bajo una diferencia de potencial de 103 V. A continuación, entra en un campo magnético uniforme, perpendicular a la velocidad, y describe una trayectoria circular de 0,3 m de radio.
a) Dibuje en un esquema la trayectoria del protón, indicando las fuerzas que actúan sobre él en cada etapa y calcule el valor de la intensidad del campo magnético.
b) Si con la misma diferencia de potencial se acelerara un electrón. determine el campo magnético (módulo, dirección y sentido) que habría que aplicar para que el electrón describiera una trayectoria idéntica a la del protón y en el mismo sentido.
e =1,6•10-19C ; mp = 1.7.10-27 kg ;me = 9,1.10-31 kg
a) Escriba la ley de Lorentz y explique las características de la fuerza magnética sobre una carga en movimiento.
b) Razone si es verdadera o falsa la siguiente afirmación: «La energía cinética de una partícula cargada que se mueve en un campo eléctrico no puede ser constante, pero si se moviera en un campo magnético sí podría permanecer constante»
Solución apartado a) Mirar la correspondiente entrada de teoría aquí
Solución apartado b) Mirar el apartado a) del ejercicio 136 aquí
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