PAU FÍSICA LA RIOJA - CUESTIONES ELECTROMAGNETISMO Campo eléctrico 1. ¿Qué quiere decir que la permitividad relativa del vidrio es 6? Junio 96 2. Suponer que un condensador plano paralelo se carga y se desconecta de una batería. Después se duplica la separación entre las placas. Describir qué cambios aparecen en las siguientes magnitudes (despreciando los efectos de borde): a) la carga; b) la capacidad; c) la diferencia de potencial entre las placas; d) el campo entre las placas; e) la energía del condensador. Septiembre 97 3. Compara el papel que ocupa la masa en la ley de la gravitación universal con laque ocupa la carga en la ley de Coulomb. ¿En qué son semejantes y en qué diferentes? Junio 99 4. Una partícula cargada se desplaza en la dirección de un campo eléctrico de forma que su energía potencial aumenta. ¿Qué signo tiene la carga? Junio 00 5. Explica en qué consiste el concepto de potencial electrostático en un punto. Dibuja aproximadamente en un sistema de coordenadas el gráfico que relaciona el potencial creado por una carga puntual positiva, eje vertical, con la distancia a dicha carga, eje horizontal, situando la carga en el origen de coordenadas. Junio 01 y Septiembre 04 6. Define energía potencial electrostática. Junio 06 7. Una pequeña bola no conductora y sin carga neta se suspende de un hilo. Si aproximamos a la bola una carga positiva, la bola es atraída hacia la carga. ¿A que se debe esta atracción? Junio 07 8. Dos cargas eléctricas puntuales del mismo signo qA y qB donde qA = 3 qB,, están separadas 1 m ¿En qué punto la unidad de carga positiva estará en Septiembre 08 equilibrio? 9. ¿Cuál debería ser la masa de un protón si la atracción gravitatoria entre dos de ellos se compensara exactamente con su repulsión electrostática? Datos: e = 1,6.10-19 C, k = 8,99.109 Nm2/C2, G 6,67.10-11 Nm2/kg2. Septiembre 09 10. Si el potencial eléctrico es constante en una región del espacio, ¿qué Julio 11 podemos decir del campo eléctrico generado en esa región? 11. Dos cargas Q1 y Q2 están separadas una distancia d. Si el campo eléctrico es cero a una distancia 3d/4 de Q1 (hacia Q2), entonces ¿cuál es la relación entre Q1 y Q2? Junio 12 12. Una esfera metálica hueca tiene una carga de 1000 μC. Si el radio de la esfera es 50 cm, ¿cuál es la intensidad del campo eléctrico a una distancia de 3 m de la superficie de la esfera? Junio 13 PAU FÍSICA LA RIOJA - CUESTIONES 13. ¿En que zona de la línea que une las dos cargas de la figura estará el punto donde el campo eléctrico es nulo? Junio 14 14. Una bola conductora y sin carga neta se suspende de un hilo. Si aproximamos a la bola una carga positiva, la bola es atraída hacia la carga. ¿Qué pasará si aproximamos una carga negativa? Razónalo. Julio 14 15. En un punto a cierta distancia de una carga puntual, el potencial el 1000 V y el campo eléctrico, 200 NC-1. ¿Cuál es la distancia del punto a la carga? ¿Cuánto vale la carga? Junio 15 16. Un electrón se mueve en la dirección y sentido de un campo eléctrico. La energía potencial del electrón, ¿aumenta?, ¿disminuye?, ¿se mantiene invariable? Razonar la respuesta. Julio 15 PAU FÍSICA LA RIOJA - CUESTIONES ELECTROMAGNETISMO Campo magnético 1. ¿Cómo se podría demostrar sin tocarlo que por un conductor circula una Septiembre 95 y Junio 13 corriente? 2. Dados dos largos conductores rectilíneos y paralelos, separados una distancia L, por los que circula la misma intensidad I pero en sentidos opuestos, calcular el campo magnético en un punto P equidistante de ambos conductores. Septiembre 97 3. ¿Cuál es el valor del campo magnético sobre el eje de una espira de corriente? Septiembre 98 4. Dos barras rectilíneas de 50 cm de longitud y separadas 1,5 mm situadas en un plano vertical, transportan corrientes de 15 A de intensidad y sentidos opuestos. ¿Qué masa debe colocarse en la barra superior par equilibrar la fuerza magnética de repulsión? Septiembre 99 y Junio 05 5. Un protón (m = 1,7.10-27 kg) con una energía de 8.10-13 julios penetra perpendicularmente en un campo magnético de 1,5 T. ¿Qué fuerza actúa Junio 00 sobre él? 6. Dos cables paralelos transportan corrientes I1 e I2 = 2 I1 en el mismo sentido. ¿Cómo están relacionadas las fuerzas F1 y F2 que actúan sobre los Septiembre 00 y Septiembre 09 cables? 7. Compara las direcciones de las fuerzas eléctricas y magnéticas entre dos cargas positivas que se mueven a lo largo de trayectorias paralelas. Junio 04 y Junio 09 8. Una corriente de 20 A circula por un alambre largo y recto. Calcular el valor del campo magnético en un punto situado a 20 cm del alambre. Septiembre 04 9. Una carga q =-3,64.10-9 C se mueve con una velocidad de 2,75.10-6 m/s i en el seno de un campo magnético ¿Qué fuerza actúa sobre ella si el campo magnético es 0,38 T j? Septiembre 05 10. Dos cables paralelos situados en el plano del papel trasportan corrientes iguales en sentidos opuestos. ¿Cómo es el campo magnético en el punto medio entre ambos cables? Septiembre 05 11. Un electrón que entra en el seno de un campo magnético con una velocidad perpendicular a dicho campo describe una órbita cuyo periodo no depende del radio, ¿por qué? Septiembre 06 12. Una corriente de 30 A circula por un alambre largo y recto. Calcular el valor del campo magnético en un punto situado a 10 cm del alambre. Septiembre 08 PAU FÍSICA LA RIOJA - CUESTIONES 13. Un electrón y un protón que viajan a la misma velocidad se inyectan en una región de campo magnético uniforme, entrando con un ángulo de 90º con respecto a la dirección del campo magnético. ¿Cómo son las fuerzas magnéticas a las que inicialmente se ven sometidas ambas partículas? Junio 10 14. Cuando un tubo de rayos catódicos se sitúa horizontalmente en un campo magnético dirigido verticalmente hacia arriba, los electrones emitidos desde el cátodo siguen una de las líneas punteadas de la figura hasta incidir en la pantalla del tubo. ¿Qué trayectoria es la correcta? Razonar la respuesta. Septiembre 10 15. Si el vector campo magnético está dirigido hacia el norte y una partícula cargada positivamente se mueve hacia el este, ¿cuáles son la dirección y el sentido de la fuerza magnética sobre la partícula? Julio 11 16. Una partícula cargada positivamente con velocidad v se mueve a lo largo del sentido positivo del eje x. Existe un campo magnético uniforme B en la dirección negativa del eje z. Se quiere equilibrar la fuerza magnética con un campo eléctrico de modo que la partícula continúe en línea recta ¿Cuál es la dirección y sentido del campo eléctrico? Junio 12 17. ¿Cuál es el radio de la órbita de un electrón moviéndose con una velocidad de 108 m/s en un campo magnético, perpendicular a su movimiento, de 5.10-3 T? Julio 12 Carga del electrón: -1,6.10-19 C. Masa del electrón: 9,1.10-31 kg. 18. Una partícula cargada negativamente entra en una región con un campo eléctrico y otro magnético sin desviarse. Si la partícula tuviera carga Junio 13 positiva, ¿se desviaría?, ¿hacia dónde? Razonar la respuesta. 19. Un electrón que se mueve con velocidad v en la dirección positiva del eje X penetra en una región donde existe un campo magnético uniforme B en la dirección positiva del eje Y ¿Cómo se moverá el electrón en esa región? Julio 13 20. Dos cargas positivas se mueven paralelas con la misma velocidad. ¿Qué ángulo forman las fuerzas eléctrica y magnética que cada carga ejerce sobre la otra? Explícalo. Junio 14 21. Dos alambres rectos están perpendiculares al plano de la página, como se ve en la figura. Las corrientes que circulan por ellos tienen el mismo valor pero la de M va hacia dentro de la página y la de N hacia fuera. ¿Qué vector representa mejor el campo magnético resultante en el punto P? Julio 14 PAU FÍSICA LA RIOJA - CUESTIONES 22. En t = 0, una partícula de carga q = 12 μC está localizada en x = 0, y = 2 m; su velocidad en ese instante es v = 30 i. Determina el campo magnético producido por dicha partícula en el origen. μ0 = 4π.10-7 NA-2 Junio 15 23. Electrones de distintas velocidades pasan por una zona donde actúan un campo eléctrico de 103 V/m y un campo magnético de 5·10-4 T, perpendiculares entre sí, de forma que las fuerzas que notan los electrones debidas a ambos campos son opuestas. ¿Qué velocidad tienen los electrones que no se desvían? Julio 15 PAU FÍSICA LA RIOJA - CUESTIONES ELECTROMAGNETISMO Inducción electromagnética 1. Enunciar las leyes de Faraday y de Lenz. Junio 97 2. Una espira circular de 10 cm de radio está situada perpendicularmente a un campo magnético de inducción 0,01 Tesla. ¿Cuánto vale el flujo que la atraviesa? Suponga que la espira está paralelamente al campo magnético, ¿cuánto vale ahora el flujo? Septiembre 02, Junio03, Septiembre 07 y Junio 08 3. El plano de una espira circular de 15 cm de diámetro, cuyo plano está situado perpendicularmente a un campo magnético de 0,05 Tesla ¿Cuánto Junio 07 vale el flujo que lo atraviesa? PAU FÍSICA LA RIOJA - PROBLEMAS ELECTROMAGNETISMO Campo eléctrico PAU FÍSICA LA RIOJA - PROBLEMAS PAU FÍSICA LA RIOJA - PROBLEMAS PAU FÍSICA LA RIOJA - PROBLEMAS PAU FÍSICA LA RIOJA - PROBLEMAS J 11 Julio 11 PAU FÍSICA LA RIOJA - PROBLEMAS 32. En el origen de coordenadas se encuentra situada una carga puntual positiva de 2 nC, mientras que otra puntual, negativa, de 5 nC, está fija sobre la parte positiva del eje Y, a 4 m del origen. Calcula: a) La intensidad del campo eléctrico en el punto A, situado a 3 m del origen de coordenadas en la parte positiva del eje X. b) El trabajo que es necesario realizar para trasladar una carga de 2 nC desde un punto B, de coordenadas (6,8) Junio 13 metros, al A. 33. Tres cargas de 2μC cada una están situadas en los vértices de un triángulo rectángulo isósceles. Se sabe que la fuerza que actúa sobre la carga situada en el ángulo recto es 5,66.10-3 N ¿Cuánto miden los catetos del tríangulo? Julio 13 34. Tres cargas puntuales, q, -q y 2q, se sitúan en los vértices de un triángulo rectángulo isósceles, como indica la figura. O es el punto medio de la hipotenusa del triángulo. Determina en qué punto de la línea a trazos debe situarse otra carga de valor absoluto q, y de qué signo será, para que el potencial en O sea 0. Junio 14 35. En el centro de un cuadrado, en cuyos vértices se hallan cargas de 7 μC, se coloca una carga negativa. Determina el valor de esta carga para que la fuerza resultante sobre cada una de las cinco cargas sea cero. Julio 14 36. Se disponenen en los vértices de un cuadrado centrado en el origen las siguientes cargas: q en (-a,0), 2q en (0,a); 3q en (a,0); y 4q en (0,-a). a) Calcula el campo eléctrico en el origen. b) Si se libera una quinta carga +q desde el origen partiendo del reposo, calcula su velocidad cuando se encuentre a una gran distancia. Junio 15 37. Una carga eléctrica de 1 μC está situada en el punto (1, 0) y otra desconocida en el punto (-1, 0). Se sabe que el potencial eléctrico producido por ambas en el punto (1, 1) es de 13023 V. Si las distancias están dadas en metros, a) ¿Qué valor tiene la carga desconocida? b) ¿Cuál es el vector campo eléctrico en el punto (1, 1)? Julio 15 PAU FÍSICA LA RIOJA - PROBLEMAS ELECTROMAGNETISMO Campo magnético: Fuerzas sobre cargas eléctricas 1. Un electrón penetra en un campo magnético de 107 m/s. Calcular 1º) el valor y el sentido del campo magnético que obligará al electrón a seguir una trayectoria semicircular de 10 cm de diámetro. 2º) El tiempo necesario para que el electrón recorra esa trayectoria semicircular. Dato e = 1,6 10-19 C. J 95 2. En una región de campo magnético uniforme de 0,6 T se inyectan protones con una energía cinética de 7 MeV, en una dirección perpendicular al campo. a) Obtener el radio de la trayectoria de los protones. b) Si se duplica la energía cinética ¿en qué forma cambiará el radio? c) Calcular las frecuencia del ciclotrón en ambos casos. Dato e = 1,6 10-19 C. S 96 3. Un haz de protones se mueve a lo largo del eje x en su sentido positivo con una velocidad de 12,4 km/s a través de una región de campos equilibrados con desviación nula. a) Si existe un campo magnético de valor 0,85 T en el sentido positivo de las y, hallar el valor y dirección del campo eléctrico. b) ¿Se verán desviados los electrones de la misma velocidad por estos campos? Si es así, ¿en qué dirección y sentido? J 98 4. Un electrón procedente del Sol con una velocidad de 108 m/s entra en el campo magnético terrestre por encima del ecuador, en donde el campo magnético tiene un valor de 4 10-7 T. El electrón se mueve, debido a la interacción, aproximadamente según una circunferencia. a) ¿Cuál es el radio del movimiento circular? b) ¿Cuál es el radio del movimiento circular cerca del polo norte donde el campo magnético es 2 10-5 T? Dato: masa del electrón 9,1 10-31 kg. J 99 5. Protones, deuterones (cada uno con carga igual a la del electrón, e) y partículas alfa (de carga 2e) de la misma energía cinética entran en un campo magnético uniforme B que es perpendicular a sus velocidades. Sean rp, rd y rα los radios de sus órbitas circulares. Hallar los cocientes rd/rp y rα/rp. S 00 Admitir que mα = 2 md = 4 mp. 6. Un electrón penetra normalmente en un campo magnético uniforme de 15 10-4 T con una velocidad de 2 106 m/s. Calcular: 1) La fuerza que actúa sobre el electrón. 2) El radio de la órbita que describe. 3) El tiempo que tarda en recorrer dicha órbita. S 01 y J 12 7. Un protón se mueve en una órbita circular de radio 0.65 m perpendicular a un campo magnético uniforme de 0.75 T. Calcular: 1) La velocidad del protón. 2) La fuerza que actúa sobre el protón. 3) El tiempo que tarda en recorrer dicha órbita. Datos mp= 1.67 10–27 kg, e=1.6 10-19 C. J 02 PAU FÍSICA LA RIOJA - PROBLEMAS 8. Sobre un protón que posee una energía cinética de 7.2 10-13 julios actúa en dirección normal a su trayectoria un campo magnético uniforme de 8 T. Determinar: 1) Valor de la fuerza que actúa sobre él. 2) El radio de la órbita descrita. 3) Número de vueltas que da en 1 s. Datos: Masa del protón 1,7 S 02 10-27 Kg. Carga del protón 1,6 10-19 C. 9. Un protón que se mueve con una velocidad de 4·106 m/s en una dirección horizontal, entra en un campo magnético vertical de 3 T. 1) Calcular el radio de la trayectoria circular del protón. 2) Encontrar el valor del campo eléctrico que tenemos que aplicar para que la trayectoria del protón sea rectilínea. Datos: mp = 1,67·10-27 kg; e= 1,6·10-19 C S 03 10. Un electrón de mueve en un campo eléctrico y magnético uniformes con una velocidad de 1,2·104 m/s en la dirección positiva del eje x y con una aceleración constante de 2·1012 m/s2 en la dirección positiva del eje z. Si el campo eléctrico tiene una intensidad de 20 N/C en la dirección positiva del eje z, ¿cuál es el valor del campo magnético en la región? Datos: me = 9,1·10-31 kg, e = 1,6·10-19 C S 04 11. Una partícula de carga q y masa m tiene una cantidad de movimiento p = m·v y una energía cinética Ecin = ½·m·v2 = p2/2·m. Si se mueve en una órbita circular de radio r perpendicular a un campo magnético uniforme B demostrar que: a) p = B·q·r y b) Ecin = B2·q2·r2 / 2·m J 05 12. Un ión que parte del reposo, es acelerado por una diferencia de potencial de 1000 V entrando a continuación en una zona en la que existe un campo magnético uniforme B = 0,1 T perpendicular a su trayectoria, bajo cuya acción describe una circunferencia de radio r = 0,2 m. Determina el valor de la relación q/m del ión. J 11 13. Los protones, deuterones (ambos con carga +e) y partículas alfa, cuya carga es +2e, en una región en la que existe un campo magnético describen trayectorias circulares que tienen el mismo radio. Considerando que mα = 2 md = 4 mp. Comparar sus velocidades y sus energías cinéticas. Julio 12 14. Un electrón parte del reposo y es acelerado por una diferencia de potencial de 100 V. Si con la velocidad que adquiere penetra en un campo magnético de 5.10-4 T perpendicularmente a la dirección del campo, ¿qué radio de órbita describirá? Carga del electrón: 1,6.10-19 C. Masa del electrón 9.10-31 kg. J 13 15. En un mismo punto de un campo magnético B dejamos en libertad un protón y un electrón, ambos con la misma velocidad, perpendicular a las líneas del campo. Deduce la relación existente: a) Entre los radios de las órbitas que describen. b) Entre los periodos de las mismas. Dato mprotón:1836 melectrón Julio 13 PAU FÍSICA LA RIOJA - PROBLEMAS 16. Un espectrógrafo de masas utiliza un selector de velocidades consistente en dos placas paralelas entre las que se aplica un campo eléctrico E = 5.104 V/m. El campo magnético, perpendicular al eléctrico, en la región de las placas es B0 = 0,5 T. El campo magnético en el espectrógrafo es B =1 T. Calcula: a) La velocidad de los iones que entran en el espectrógrafo. b) La distancia entre las marcas registradas en el espectrógrafo correspondientes a dos iones con carga q = 1,6.10-19 C y masas m1 = 3,78.10-25 kg y 3,85.10-25 kg. J 15 PAU FÍSICA LA RIOJA - PROBLEMAS ELECTROMAGNETISMO Campo magnético: Intensidad de campo magnético creado por cargas eléctricas y corrientes. 1. Dos largos hilos paralelos están separados una distancia de 100 cm. Por el hilo de la izquierda circula una corriente de 6 a. Calcular el valor y sentido de la intensidad del hilo de la derecha para que el campo resultante en un punto en la línea con los hilos y a 50 cm a la derecha de ambos sea nulo. Junio 95 2. Por un conductor de radio 0,5 cm, circula una corriente de 100 A uniformemente distribuida en toda su sección recta. Hallar B a) a 0,1 cm del centro del conductor, b) en la superficie del mismo y c) en un punto exterior al conductor a 0,2 cm de la superficie del conductor. Septiembre 97 3. Una carga puntual q1 = 4,5.10-9 C se mueve con una velocidad de 3,6.107 m/s paralelamente al eje x a lo largo de la recta y = 3m. Determina el campo magnético producido en el origen por esta carga cuando está situada en el punto x = –4 m y = 3 m. Septiembre 98 4. Una corriente I está distribuida uniformemente en toda la sección transversal de un conductor recto y largo de radio 1,40 mm. En la superficie del conductor, el campo magnético tiene una magnitud B = 2,46.10-3 T. a) Determinar la magnitud del campo magnético a 2,10 mm del eje. Junio 01 b) Determina la intensidad I de la corriente. 5. Dos alambres rectos, largos y paralelos conducen corrientes, del mismo sentido, de 8 y 2 A respectivamente. 1) ¿Cuál es la magnitud del campo magnético en el punto medio entre los alambres? 2) ¿En qué punto de la Junio 03 línea que une los alambres se anula el campo magnético? 6. Dos alambres rectos, largos y paralelos, separados 10 cm, conducen corrientes del mismo sentido I1 = 4 A y I2 = 12 A, respectivamente. a) ¿Cuál es la magnitud del campo magnético en el punto medio entre los alambres? b) ¿A qué distancia del alambre 1, en la línea que une los alambres, se anula el campo magnético? Dato μ0 = 4π10-7 N/A2. Junio 07 7. La figura representa cuatro hilos conductores muy largos y paralelos que transportan una intensidad de corriente de 5 A cada uno (en A y B la corriente sale del papel y en C y D, entra). Los hilos están situados en los vértices de un cuadrado de 10 cm de lado. Determinar el vector campo magnético, B, en le punto P situado en el centro del Septiembre 08 cuadrado.μ0 = 4π10-7 N/A2. PAU FÍSICA LA RIOJA - PROBLEMAS 8. Dos cargas puntuales positivas q = 8 μC y q’ = 3 μC se desplazan con velocidades v = 4,5.106 m/s v’ = 9.106 m/s respectivamente con relación a un observador situado en un punto P como indica la figura. La distancia d es de 0,120 m. Cuando las dos cargas se encuentran el la posición que indica la figura ¿cuáles son la magnitud y dirección del campo magnético neto que crean en el punto P? Septiembre 09 9. En el tiempo t = 0, una partícula de carga q = 12 μc está localizada en x = 0, y = 2 m; su velocidad en ese instante es v = 30 m/s i. Determinar el campo magnético en el origen. μ0/4π = 10-7 N/A2. Julio 11 10. Cuatro hilos conductores indefinidos, que están recorridos por corrientes de la misma intensidad I, se colocan paralelos entre sí de manera que sus respectivas secciones transversales determinan un cuadrado de lado a. Calcula el módulo, dirección y sentido del campo magnético en el punto O de la figura cuando: c) El sentido de la corriente en los hilos es el indicado d) La corriente en los cuatro hilos tiene el mimo sentido. Julio 14 PAU FÍSICA LA RIOJA - PROBLEMAS ELECTROMAGNETISMO Campo magnético: Fuerzas entre conductores rectilíneos 1. Dos alambres paralelos, largos y rectos, separados 15 mm entre sí, llevan corrientes iguales. a) Mostrar en un dibujo las direcciones de las fuerzas que cada alambre ejerce sobre el otro. b) Si la fuerza que uno de ellos ejerce sobre un trozo de 250 mm del otro alambre es de 0,93 10-3 N ¿qué corriente pasa por los alambres? c) Si la corriente se duplica, ¿en qué factor cambiará la fuerza? Septiembre 96 2. Un alambre recto horizontal transporta una corriente de 16 A de Oeste a Este en el campo magnético terrestre, en un lugar donde B es paralelo a la superficie, apunta hacia el Norte y tiene un valor de 0,04 mT. a) Calcular la fuerza magnética sobre 1 m de ese alambre. b) Si la masa de ese trozo de alambre es de 50 g ¿qué corriente debe transportar para quedar suspendido de forma que su peso sea compensado por la fuerza magnética? Junio 99 3. Un alambre recto horizontal transporta una corriente de 6,5 A en el sentido positivo de las x, en un lugar donde existe un campo magnético uniforme de valor B = 1,35 T en la dirección positiva del eje y. a) Calcular la fuerza magnética sobre 1 m de ese alambre. b) Si la masa de ese trozo de alambre es de 50 g ¿qué corriente debe transportar para quedar suspendido de forma que su peso sea compensado por la fuerza magnética? Junio 04 4. Se tienen tres hilos conductores indefinidos paralelos y separados entre ellos por una distancia a. Por dos de ellos circula una corriente de intensidad I, mientras que por el tercero circula una corriente de intensidad 2I, pero en sentido contrario. Calcula el valor y el sentido de la fuerza que se ejerce sobro un trozo de Julio 14 longitud L de este tercer hilo. PAU FÍSICA LA RIOJA - PROBLEMAS ELECTROMAGNETISMO Inducción electromagnética 1. Una bobina de 200 espiras y radio 0,10 m se coloca perpendicularmente a un campo magnético uniforme de 0,2 T. Hallar la f.e.m. inducida en la bobina, si en 0,1 s: 1º) Se duplica el campo magnético; 2º) El campo se anula; 3º) Se invierte el sentido del campo; 4º) Se gira la bobina 90 º en torno a un eje paralelo al campo que pasa por su centro y 5º) Se gira la bobina 90 º en torno a un eje perpendicular al campo que pasa por su centro. Junio 96
© Copyright 2024 ExpyDoc