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Unid_Magnet_2018.notebook 2 November 07, 2018 Un protón se mueve con una velocidad de 107 m/s a través de un campo magnético de 1.2 T. Si la fuerza que experimenta es de 2∙10‐12 N, ¿qué ángulo formaba su velocidad con el campo cuando entró en él? Dato: qprotón = 1.6∙10‐19 C. Un electrón penetra perpendicularmente en un campo magnético uniforme de valor 15∙10‐4 T con una velocidad de 2∙106 m/s. Datos: qe = ‐1.6∙10‐19 C, me = 9.1∙10‐31 kg Calcula el módulo de la fuerza que actúa sobre el electrón. Sin(90º) = 1
3.
Unid_Magnet_2018.notebook 3 November 07, 2018 4. MOVIMIENTO DE UNA PARTÍCULA CARGADA DENTRO DE UN CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME Una partícula que penetra en un campo magnético uniforme en dirección perpendicular al campo, describe una trayectoria circular uniforme de radio R ¿Puedes calcular el valor del período (T) del movimiento circular? ¿y la frecuencia? • Intenta ahora obtener una expresión para la energía cinética de una partícula cargada sometida a un campo magnético.
4.
Unid_Magnet_2018.notebook 4 November 07, 2018 1. Una partícula α cuya masa y carga son respectivamente 6,64 ∙ 10‐27 kg y 3,2 ∙ 10‐19 C , entra en una región del espacio en la que existe un campo magnético uniforme de 0,5 T , con una velocidad de 5,0 ∙ 105 m/s , perpendicular al campo. Calcular: 1. el módulo, dirección y sentido de la fuerza que actúa sobre la partícula α 2.
El radio de la trayectoria descrita por la partícula 3. Justifica cómo variará la energía cinética de la partícula cuando penetra en el campo magnético. 3. Se lanza un protón con una velocidad v = 4,0 ∙ 105 m/s perpendicular a un campo magnético uniforme de 0,4 T. Calcular: el radio de la órbita la frecuencia la energía cinética Datos: q p+ = 1,6 ∙ 10‐19 C; m p+ = 1,67 ∙ 10‐27 kg;
5.
Unid_Magnet_2018.notebook 5 November 07, 2018 MOVIMIENTO DE UNA PARTÍCULA CARGADA EN PRESENCIA DE UN CAMPO ELÉCTRICO Y UNO MAGNÉTICO SIMULTÁNEOS SELECTOR DE VELOCIDADES Analiza qué sucede en los siguientes casos: ‐ Introducimos una partícula con carga negativa. ‐ Introducimos una partícula con la misma velocidad y carga el doble.
6.
Unid_Magnet_2018.notebook 6 November 07, 2018 5. En una cámara de ionización se inyecta hidrógeno y se obtienen iones H2 + que, posteriormente, se les acelera mediante una d.d.p ΔU y penetran en un campo magnético uniforme B de 0,08 T, perpendicular a la velocidad v de los iones . Calcular : a) El sentido del campo, si el detector de iones está situado a la derecha de la cámara de ionizaciones b) Si el detector está a 20 cm del punto de salida de los iones, determinar la ddp (U) que se debe aplicar a los iones para que lleguen al detector. Dato : Masa del ión H2 + = 3,34 ∙ 10‐27 kg 6. Un campo eléctrico de 50 N/C y un campo magnético de 0,3 T, ambos en la dirección del eje OX positivo, actúan simultáneamente sobre un protón que va a una velocidad inicial de 2 ∙ 104 m / s , en la misma dirección y sentido que los campos. Determinar su velocidad al cabo de 5 µs Datos : qe = 1,60 ∙ 10‐19 C; m p = 1,67 ∙ 10‐27 kg 7. Tenemos un selector de velocidades cuyas placas se encuentran separadas por una distancia de 2 cm y entre las cuales tenemos una ddp de 100 V. Si el campo magnético externo es de 0,4 T, determinar a qué velocidad podremos seleccionar un haz de iones. ESPECTRÓGRAFO DE MASAS Diseññado por Dempster. Es un instrumento que se emplea para clasificar iones de diferentes masas (e igual carga), por medio de desviaciones elééctricas y magnééticas. Se puede por tanto calcular la relacióón entre la carga y la masa de la partíícula.
7.
Unid_Magnet_2018.notebook 7 November 07, 2018 Una fuente F emite un haz de electrones con una velocidad inicial despreciable. Los electrones sufren una aceleración producida por una diferencia de potencial U, aplicada entre dos placas metálicas P1 y P2 (véase la figura anterior) Cuando los electrones pasan a través del orificio O1, tienen una velocidad: v1 = 2,05×107 m s–1 CICLOTRÓN PREBAC 2014 A) El ciclotrón es un tipo de acelerador de partículas, desarrollado en 1930, que produce haces de partículas cargadas para uso en tratamientos médicos. El ciclotrón consiste en dos piezas huecas con forma de D que están conectadas a los terminales de alto voltaje y alta frecuencia de una fuente de alimentación de corriente alterna. En el ciclotrón del esquema un campo magnético de 1,50 T actúa perpendicular al plano que contiene las D, lo que produce el movimiento de las partículas en trayectorias semicirculares en el interior de cada D.
8.
Unid_Magnet_2018.notebook 8 November 07, 2018 En el diagrama superior se observa una fuente de protones, S, localizada en el centro entre las dos D del ciclotrón. Estos protones son acelerados hacia la primera D por el campo eléctrico existente entre las D. El campo magnético produce el giro de los protones en el interior de la D llevándolos de nuevo hacia el espacio entre ellas, acelerándose de nuevo por el campo eléctrico. i. Explique razonadamente cuál debe ser la dirección del campo magnético para producir el giro de los protones como se observa en el diagrama. Indique la regla que usa para el razonamiento. B) i. Demuestre que el radio, rn, de cualquier trayectoria semicircular en una de las D viene dado por donde Vn es la velocidad de los protones en el semicírculo n. ii. Demuestre que el tiempo que tardan en recorrer cualquiera de los semicírculos los protones es constante. iii. Calcule el tiempo indicado en el apartado anterior. iv. Dado que el tiempo calculado en el apartado anterior es igual a la mitad del periodo de la corriente alterna de la fuente de alimentación, calcule la frecuencia de dicha corriente alterna.
9.
Unid_Magnet_2018.notebook 9 November 07, 2018 C) El valor máximo para el diferencia de potencial entre las D es de 25∙103 V Sabiendo que en su primera aceleración los protones parten del centro de las D, por lo que son acelerados sólo con la mitad de dicho potencial: i. Calcule la velocidad, v1, de los protones cuando entran en D1 por primera vez. ii. Calcule el radio correspondiente a la primera trayectoria semicircular en el interior de D1 Experimento Thomson con campo eléctrico
10.
Unid_Magnet_2018.notebook 10 November 07, 2018 Un protón describe una circunferencia de radio 0,35 m dentro de un ciclotrón, antes de salir despedido. Calcular: > La velocidad del protón en ese instante > La frecuencia de la tensión alterna que se aplica en las placas cilíndricas >
La energía cinética que posee en el momento de salir despedido, en MeV Datos : q p = 1,60 ∙ 10‐19 C; m p = 1,67 ∙ 10‐27 kg; B = 1,48 T
11.
Unid_Magnet_2018.notebook 11 November 07, 2018 BAC 2010
12.
Unid_Magnet_2018.notebook 12 November 07, 2018 Para obtener el doble de desviación necesitaremos el doble de voltaje acelerador, ya que la relación entre U e y es lineal (son proporcionales)
13.
Unid_Magnet_2018.notebook 13 November 07, 2018 BAC 2012 RESERVA ii. Calcule la energía cinética de uno de esos electrones en electrón‐voltios y en julios.
14.
Unid_Magnet_2018.notebook 14 November 07, 2018
15.
Unid_Magnet_2018.notebook 15 November 07, 2018 BAC 2011
16.
Unid_Magnet_2018.notebook 16 November 07, 2018
17.
Unid_Magnet_2018.notebook 17 November 07, 2018
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