Relación de Ejercicios resueltos de Selectividad Física Electromagnetismo

Teoría / Cuestiones Clave:

  1. Introducción al electromagnetismo.
  2. Acción del campo magnético sobre una carga en movimiento. Fuerza de Lorentz.
  3. Acción del campo magnético sobre una corriente.
  4. Campo creado por corrientes.
  5. Fuerzas Magnéticas entre corrientes paralelas:
  6. Inducción electromagnética. Ley de Faraday- Lenz
  7. Diferencias y Analogías entre campo electrostático y Magnético.
  8. Resumen, Claves y Trucos.

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O-1-(Olimpiada de Málaga 2017)

El módulo del campo magnético creado por una corriente rectilínea a una distancia r viene dada por

 

En la figura los símbolos representan corrientes rectilíneas perpendiculares al plano del papel con igual intensidad de corriente I, y en el sentido indicado (  hacia afuera y  hacia adentro del plano del papel).

Determinar el campo magnético en el punto P

O-2 (Olimpiada de Málaga 19)

En un ciclotrón las partículas se mueven en el interior de dos recipientes metálicos semicirculares denominados Ds, los cuales se sitúan dentro de un campo magnético perpendicular proporcionado por un electroimán. En la región en la que se mueven las partículas se realiza vacío para evitar que éstas sean dispersadas al chocar con las moléculas de aire. Entre las Ds se mantiene una diferencia de potencial V que se alterna en el tiempo con un periodo T, igual al periodo de ciclotrón (tiempo que tarda la carga en efectuar una vuelta completa). Esta diferencia de potencial crea un campo eléctrico en el espacio entre las Ds, acelerando las partículas. No existe campo eléctrico dentro de la Ds debido al blindaje metálico.

Considere un ciclotrón de 40 cm de radio que opera con un campo magnético de 0.02 T y que acelera protones con una diferencia de potencial de 1000 V. Los protones se emiten en reposo en el punto 1, y a continuación son acelerados por el campo eléctrico antes de entrar en las Ds. Determine:

a) El periodo de ciclotrón T.

b) El número de veces que es acelerado el protón antes de salir del ciclotrón.

c) La velocidad del protón al salir del ciclotrón.

1–

Un protón se mueve en el sentido positivo del eje OY en una región donde existe un campo eléctrico de 3 · 10 5 N C – 1 en el sentido positivo del eje OZ y un campo magnético de 0,6 T en el sentido positivo del eje OX.

a) Dibuje en un esquema las fuerzas que actúan sobre la partícula y razone en qué condiciones la partícula no se desvía.

b) Si un electrón se moviera en el sentido positivo del eje OY con una velocidad de 10 3 m s – 1, ¿sería desviado? Explíquelo.

2–

Un electrón penetra con velocidad v en una zona del espacio en la que coexisten un campo eléctrico E y un campo magnético B, uniformes, perpendiculares entre sí y perpendiculares a v.

a) Dibuje las fuerzas que actúan sobre el electrón y escriba las expresiones de dichas fuerzas.

b) Represente en un esquema las direcciones y sentidos de los campos para que la fuerza resultante sea nula. Razone la respuesta.

3–

Conteste razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) ¿Es posible que una carga eléctrica se mueva en un campo magnético uniforme sin que actúe ninguna fuerza sobre ella?

b) ¿Es posible que una carga eléctrica se mueva en un campo magnético uniforme sin que varíe su energía cinética?

5 bis–

a) Al moverse una partícula cargada en la dirección y sentido de un campo eléctrico, aumenta su energía potencial. ¿Qué signo tiene la carga de la partícula?

b) La misma partícula se mueve en la dirección y sentido de un campo magnético. ¿Qué trabajo se realiza sobre la partícula?

Razone las respuestas.

7–

Dos conductores rectilíneos, verticales y paralelos, A a la izquierda y B a la derecha, distan entre sí 10 cm. Por A circula una corriente de 10 A hacia arriba.

a) Calcule la corriente que debe circular por B, para que el campo magnético en un punto situado a 4 cm a la izquierda de A sea nulo.

b) Explique con ayuda de un esquema si puede ser nulo el campo magnético en un punto intermedio entre los dos conductores.

μ0 = 4π · 10 – 7 N A– 2

8–

Un protón, que se encuentra inicialmente en reposo, se acelera por medio de una diferencia de potencial de 6000 V. Posteriormente, penetra en una región del espacio donde existe un campo magnético de 0,5 T, perpendicular a su velocidad.

a) Calcule la velocidad del protón al entrar en el campo magnético y el radio de su trayectoria posterior.

b) ¿Cómo se modificarían los resultados del apartado a) si se tratara de una partícula alfa, cuya masa es aproximadamente cuatro veces la del protón y cuya carga es dos veces la del mismo?

e = 1,6 · 10 – 19 C ; m p = 1,7 · 10 – 27 kg

10–

Un hilo recto, de longitud 0,2 m y masa 8 · 10 -3 kg, está situado a lo largo del eje OX en presencia de un campo magnético uniforme B = 0,5 j T

a) Razone el sentido que debe tener la corriente para que la fuerza magnética sea de sentido opuesto a la fuerza gravitatoria, Fg = – Fg k

b) Calcule la intensidad de corriente necesaria para que la fuerza magnética equilibre al peso del hilo.

g = 10 m s – 2

11–

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

14– 

Por un conductor rectilíneo situado sobre el eje OZ circula una corriente de 25 A en el sentido positivo de dicho eje. Un electrón pasa a 5 cm del conductor con una velocidad de 10 6 m s -1. Calcule la fuerza que actúa sobre el electrón e indique con ayuda de un esquema su dirección y sentido, en los siguientes casos:

a) Si el electrón se mueve en el sentido negativo del eje OY.

b) Si se mueve paralelamente al eje OX. ¿Y si se mueve paralelamente al eje OZ?

e = 1,6 · 10 -19 C ; μ0 = 4π · 10 – 7  N A -2

15–