EJERCICIOS CAMPO MAGNETICO 2º BACHILLERATO

1. Ejercicios de F´ısica
Cuaderno 5
Campo magn´etico
1. Un prot´on, tras ser acelerado mediante una diferencia de potencial de 105
V, entra
en una regi´on en la que existe un campo magn´etico de direcci´on perpendicular a su
velocidad, describiendo una trayectoria circular de 30 cm de radio.
a) Realice un an´alisis energ´etico de todo el proceso, y con ayuda de esquemas, ex-
plique las posibles direcciones y sentidos de la fuerza, velocidad, campo el´ectrico
y campo magn´etico implicados.
b) Calcule la intensidad del campo magn´etico. ¿C´omo var´ıa el radio de la trayectoria
si se duplica el campo magn´etico?
mp = 1,7 · 10−27
kg; e = 1,6 · 10−19
C
2. Por dos conductores rectil´ıneos e indefinidos, dispuestos paralelamente, circulan co-
rrientes el´ectricas de la misma intensidad y sentido.
a) Dibuje un esquema, indicando la direcci´on y el sentido del campo magn´etico
debido a cada corriente y del campo magn´etico total en el punto medio de un
segmento que una a los dos conductores.
b) ¿C´omo cambiar´ıa la situaci´on al duplicar una de las intensidades?
3. Dos hilos met´alicos largos y paralelos, por los que circulan corrientes de 10 A, pasan por
dos v´ertices opuestos de un cuadrado de 1 m de lado situado en un plano horizontal.
Ambas corrientes discurren perpendicularmente a dicho plano y hacia arriba.
a) Dibuje un esquema en el que figuren las interacciones mutuas y el campo magn´eti-
co resultante en uno de los otros dos v´ertices del cuadrado.
b) Calcule los valores num´ericos del campo magn´etico en dicho v´ertice y de la fuerza
por unidad de longitud ejercida sobre uno de los dos hilos.
µ0 = 4π · 10−7
N·m2
A−2
4. a) ¿Cu´al es la condici´on para que una part´ıcula cargada, que se mueve en l´ınea
recta, siga en su trayectoria rectil´ınea cuando se somete simult´aneamente a un
campo el´ectrico y a otro magn´etico, perpendiculares entre s´ı y perpendiculares a
la velocidad de la carga?
b) Dibuje las trayectorias de la part´ıcula cargada del apartado anterior si s´olo exis-
tiera el campo el´ectrico o el campo magn´etico y explique, en cada caso, si var´ıa
la velocidad.
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2. 5. a) La fuerza que act´ua sobre una part´ıcula cargada que se mueve en un campo
magn´etico no realiza trabajo. ¿Por qu´e?
b) Un alambre recto muy largo transporta una corriente de intensidad I. Un prot´on
se mueve con velocidad v perpendicular al alambre y se encuentra en un instante
a una distancia r del alambre. Dibuje en un esquema la direcci´on y sentido del
campo magn´etico y de la fuerza que act´ua sobre el prot´on.
6. Por un conductor rectil´ıneo indefinido, apoyado sobre un plano horizontal, circula una
corriente de 20 A.
a) Dibuje las l´ıneas del campo magn´etico producido por la corriente y calcule el valor
de dicho campo en un punto situado en la vertical del conductor y a 2 cm de ´el.
b) ¿Qu´e corriente tendr´ıa que circular por un conductor, paralelo al anterior y situado
a 2 cm por encima de ´el, para que no cayera, si la masa por unidad de longitud
de dicho conductor es de 0,1 kg?
µ0 = 4π · 10−7
N·m2
A−2
; g = 10 m·s−2
7. En una regi´on del espacio en la que existe un campo el´ectrico de 100 N/C y un campo
magn´etico de 10−3
T, perpendiculares entre s´ı, penetran un prot´on y un electr´on con
velocidades perpendiculares a ambos campos.
a) Dibuje en un esquema los vectores velocidad, campo el´ectrico y campo magn´etico
en el caso de que las part´ıculas no se desv´ıen.
b) ¿Qu´e energ´ıa cin´etica deber´ıa tener el prot´on y el electr´on en esas condiciones?
me = 9,1 · 10−31
kg; e = 1,6 · 10−19
C; mp = 1,7 · 10−27
kg
8. Dos part´ıculas cargadas se mueven con la misma velocidad y, al aplicarles un campo
magn´etico perpendicular a dicha velocidad, se desv´ıan en sentidos contrarios y descri-
ben trayectorias circulares de distintos radios.
a) ¿Qu´e puede decirse de las caracter´ısticas de estas part´ıculas?
b) Si en vez de aplicarles un campo magn´etico se les aplica un campo el´ectrico
paralelo a su trayectoria, indique razonadamente c´omo se mueven las part´ıculas.
9. Para caracterizar el campo magn´etico uniforme que existe en una regi´on se utiliza un
haz de protones con una velocidad de 5·105
m s−1
. Si se lanza el haz en la direcci´on del
eje X, la trayectoria de los protones es rectil´ınea, pero si se lanza en el sentido positivo
del eje Z, act´ua sobre los protones una fuerza de 10−14
N dirigida en el sentido positivo
del eje Y.
a) Determine, razonadamente, el campo magn´etico (m´odulo, direcci´on y sentido).
b) Describa, sin necesidad de hacer c´alculos, c´omo se modificar´ıa la fuerza magn´etica
y la trayectoria de las part´ıculas si en lugar de protones se lanzaran electrones
con la misma velocidad.
e = 1,6 · 10−19
C.
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