Interacción magnetostática

1.-Un electrón es acelerado por una diferencia de potencial de 300 V, entra en una región donde hay un campo eléctrico producido por las placas de un condensador de 40 cm de longitud y separadas 4 cm a las cuales se le aplica una diferencia de potencial de 100 V.

• Calcular el punto de impacto o la desviación del electrón a la salida de las placas.

Ahora, aplicamos un campo magnético perpendicular al plano.

• Determinar la intensidad y el sentido (hacia dentro o hacia afuera) del campo magnético para que el electrón no se desvíe.

Se suprime el campo eléctrico.

• Calcular el radio de la órbita del electrón. Dibujar su trayectoria. Determinar el punto de impacto si choca contra las placas.

Datos: carga del electrón 1.6 10-19 C, masa 9.1 10-31 kg. Razónese todas las respuestas haciendo los esquemas correspondientes.

2.-En un espectrómetro de masas tal como se muestra en la figura, los iones Mg (24 u.m.a), con carga +e, son acelerados por una diferencia de potencial de 1000 V, entrando luego en una región semicircular donde hay un campo magnético de 0.6 T. Calcular: El radio de la trayectoria de dicho ión. Datos: carga del electrón 1.6 10-19 C, 1 u.m.a. = 1.66 10-27 kg.

3.-¿Cuál es la velocidad de un haz de electrones bajo la influencia simultánea de un campo eléctrico de intensidad 3.4 10⁵ N/C y de un campo magnético de 2 T perpendicular a él y al haz, si no produce desviación alguna en los electrones?. Dibujar los vectores correspondientes.

4.- En un ciclotrón los protones son acelerados por una diferencia de potencial de 20000 V en el espacio entre las dos D. El campo magnético en las D es de 1.5 T. Dibujar las tres primeras vueltas del protón en el ciclotrón (se supone que le protón parte de una de las dos D con velocidad nula). Datos: masa del protón: 1.67 10-27 kg, carga 1.6 10-19 C.

5.-La espira rectangular de la figura puede girar en torno al eje Y, por ella circula una corriente de 10 A en el sentido indicado. Si la espira está en un campo magnético uniforme de 0.2 T, paralelo al eje X, calcular: La fuerza sobre cada lado de la espira El momento de estas fuerzas respecto del eje de giro

6.-Calcular la fuerza que ejerce un campo magnético paralelo al plano de la espira semicircular. Demostrar que la fuerza total sobre la espira es cero.

7.-Por un hilo rectilíneo indefinido circula una corriente de intensidad I. Calcular módulo, dirección y sentido del campo magnético en P, distante R de la corriente rectilínea.

8.-Dos largos alambres rectos y paralelos están a 100 cm uno del otro, como se muestra en la figura. Por el alambre superior circula una corriente I de 6 A hacia dentro del plano del papel. ¿Cuál debe ser la intensidad y el sentido de la corriente I para que el campo resultante en P sea nulo? ¿Cuál es entonces el campo resultante en Q? Y el campo resultante en S

9.-Dos alambres largos y rectos, separados 24 cm entre sí, conducen corrientes de 20 y 30 A en el mismo sentido.

• ¿Se repelen o se atraen?
• Calcular la fuerza, por unidad de longitud (metro) entre ambos conductores.

10.-Calcular el módulo, dirección y sentido del campo magnético producido por una corriente circular de radio a: En el centro de la espira En un punto situado en el eje de la espira a una distancia R de su centro.

11.-Aplicando la ley de Ampère, determinar la expresión del campo magnético producido por una corriente rectilínea e indefinida en un punto situado a una distancia r de dicha corriente.

12.-Se tienen dos cilindros concéntricos, uno de ellos hueco por el que circula una corriente I uniformemente distribuida en su sección, y por el otro circula la misma corriente pero en sentido contrario, estando también distribuida uniformemente por su sección. Calcular el campo magnético para puntos a una distancia r del eje: r<a a<r<b b<r<c r>c

13.-Aplicando el teorema de Ampère hallar el campo magnético en el interior de un solenoide largo de longitud L, y N espiras, por el que circula una corriente de intensidad I.

14.-Hállese el campo magnético en el interior y exterior de un toroide de N espiras y que tiene un radio medio R, por el que circula una corriente de intensidad I.

15.-Calcular el flujo del campo magnético producido por un conductor rectilíneo e indefinido a través de la espira rectangular de la figura.