SOLUCIONARIO GUÍAS ELECTIVO

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Amparo Aguirre Vega
hace 7 años
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1 SOLUCIONARIO GUÍAS ELECTIVO Electricidad IV: campo magnético, fuerza magnética SGUICEL013FS11-A16V1

2 Solucionario guía Electricidad IV: campo magnético, fuerza magnética Ítem Alternativa Habilidad 1 E Aplicación 2 B ASE 3 D Comprensión 4 A Aplicación 5 C ASE 6 B Aplicación 7 E ASE 8 E Reconocimiento 9 D Aplicación 10 A Comprensión 11 D Comprensión 12 D Reconocimiento 13 E Comprensión 14 D Aplicación 15 C Aplicación 16 E Aplicación 17 D Reconocimiento 18 C ASE 19 E Aplicación 20 E Aplicación

3 Ítem Alternativa Defensa L 3[ m] 1 E F 0,9[ N] B G T 4 300[ ] [ ] F 0,9 F i L B i 10,0[ A] 4 L B B Debe existir una fuerza dirigida hacia abajo (en el punto donde comienza a cambiar la trayectoria), para que la partícula se desvíe. Aplicando la regla de la mano derecha e invirtiendo el sentido por ser una carga negativa, podemos establecer que existe un campo magnético hacia dentro del plano de la página. Por lo tanto: I) Falso II) Verdadero III) Falso 3 D La experiencia mostrada en el ejercicio corresponde al primero de dos experimentos que Michael Faraday realizó en sus estudios sobre la generación de corriente eléctrica a partir de un campo magnético. En esta experiencia, se genera corriente inducida en la espira cuando existe movimiento relativo entre ella y el imán; es decir, circulará una corriente por la espira mientras el imán se acerque o se aleje de ella. Por lo tanto: I) Verdadero II) Verdadero III) Falso 4 A B G T r 0 4 3[ ] 3 10 [ ] 7 10 [ m] Tm A i 2 r B B i1 1,5 10 [ A] 7 2 r

4 5 C 6 B 7 E F 0,05[ N] i 25[ A] L1[ m] r 20[ cm] 0,2[ m] 7 T m A 7 0i B [ T] 2r 20,2 Los módulos de las fuerzas son iguales. Para que ocurra atracción entre los conductores, deben circular ambas corrientes en el mismo sentido, es decir, hacia la derecha. La magnitud de la corriente es F 0,05 3 F i2 L B1 i2 210 [ A] 6 L B q 2[ C] B G T [ ] [ ] 1 r 50[ cm] 0,5[ m] El radio de la trayectoria que sigue una carga en movimiento inmersa en un campo magnético uniforme mv es: r q B Por lo cual la magnitud del momentum lineal ( mv ) es: r q B Reemplazando tenemos 4 m mv 0, ,2 kg s I) Falso. La velocidad de la partícula es hacia adentro de la página (aplicando regla de la mano derecha para una carga positiva). II) Verdadero. El campo magnético apunta hacia la derecha (aplicando regla de la mano derecha para una carga negativa). III) Verdadero. Por regla de la mano derecha para ambos casos I) y II), en este último caso se debe recordar que al ser la carga negativa se invierte el sentido.

5 8 E 9 D 10 A 11 D El campo magnético y la fuerza magnética máxima siempre son perpendiculares, independiente del signo de la carga. B A cos Si el campo magnético es perpendicular al área se tiene que cosθ = 1, reemplazando en la ecuación tenemos B A Si se triplica el campo 3B El área disminuye en un tercio 2/3 A Reemplazando en la ecuación de flujo tenemos 2 2 3B A 2B A 2, luego el flujo se duplica. 3 Esta partícula describe una trayectoria circular de radio r, en sentido de las manecillas del reloj, debido a la fuerza magnética que actúa como fuerza centrípeta. Por ser una carga negativa en movimiento que ingresa a un campo magnético, se aplica la regla de la mano derecha invirtiendo el sentido (regla de la mano izquierda). Al fluir corriente por el conductor, aparecerá un campo magnético en la bobina y las dos barras de hierro en su interior se magnetizarán. La polaridad que adquieran las barras de hierro será la misma polaridad que adquiera la bobina y, por lo tanto, los extremos de las barras quedarán con polos del mismo signo enfrentados y se repelerán entre sí. Por lo tanto: I) Verdadero II) Verdadero III) Falso 12 D I) Verdadero. Por la ley de Faraday. II) Verdadero. Por la ley de Faraday. III) Falso. La corriente debe ser alterna. 13 E 14 D De acuerdo al texto, al abrir y cerrar el interruptor varia el flujo magnético en la segunda bobina, producto de lo cual se induce una corriente eléctrica. Área = 100 [cm 2 ] = 0,01[m 2 ] B = 1,5 [T]

6 Calculando el flujo cuando el campo es perpendicular al área, tenemos i = B A =1,5 0,01 = 0,015 [weber] Cuando el campo es paralelo al área, tenemos que el flujo es cero.( f = 0) N = 1 (número de espiras) t = 0,25 [s] =0 0,015 = -0,015 (el signo se desprecia, ya que solo indica el sentido de la variación del flujo) f.e.m. = N / t = 1 0,015/0,25=0,06 [volt] = 60 [mv] 15 C El voltaje inducido en una bobina es directamente proporcional al número de espiras que esta contenga, es decir, si se duplica el número de espiras, se duplica el voltaje inducido en la bobina mientas se introduce el imán. 16 E V1 N1 V2 N2 Reemplazando tenemos 30 N 3012 V2 360[ V] V 12N D 18 C La fuerza magnética es nula cuando la velocidad y el campo magnético son paralelos (0 grados o 180 grados). El flujo magnético corresponde al número de líneas de campo magnético que atraviesan una superficie. Se determina mediante la ecuación: = B A cos. Donde: A = área de la superficie B = campo magnético = ángulo formado por el vector campo magnético y el vector normal a la superficie. Luego, se tiene que: I) Si el ángulo entre el vector campo magnético y el vector normal es 90º, el flujo magnético es nulo. II) Si el ángulo entre el vector campo magnético y el vector normal es 0º, el flujo magnético es máximo. III) Si el ángulo entre el vector campo magnético y el vector normal es 45º, el flujo magnético es intermedio (respecto a los casos anteriores).

7 Finalmente: II > III > I 19 E 20 E Por la ley de Lenz se tiene: t (El signo menos indica la oposición de la f.e.m. inducida a la causa que la genera) 5[ Weber] 50,0[ Volt] t 0,1[ s] Según la ley de Faraday se tiene N t (El signo menos indica la oposición de la f.e.m. inducida a la causa que la genera) N 4 5[ Weber] 5[ Weber] N 4 200,0[ Volt] t 0,1[ s] t 0,1[ s]

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