CAMPO ELECTROSTÁTICO, POTENCIAL ELECTRICO Y CAMPO ELECTRICO EN LA MATERIA

ELECTROMAGNETISMO 201424_49

TRABAJO COLABORATIVO

MOMENTO 1: CAMPO ELECTROSTÁTICO, POTENCIAL ELECTRICO Y CAMPO ELECTRICO EN LA MATERIA

PRESENTADO POR:

INGRID PAOLA DEVIA CARDOZO

AMIN GONZALEZ

WILSON LEANDRO SUAZA

ARIEL OTALORA RAMIREZ

PRESENTADO A:

CLAUDIA PATRICIA CASTRO

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA (ECBTI)

SEPTIEMBRE 2015

INTRODUCCIÓN

En este trabajo se recopilo una serie de ejercicios, que están relacionados, y ponen en práctica el desarrollo de la unidad 2 campos magnetostáticos, materiales y dispositivos magnéticos del curso de Electromagnetismo. Dichos ejercicios fueron desarrollados en colaboración con el grupo 201424_49 del curso de electromagnetismo.

EJERCICIOS UNIDAD 2 CAMPOS MAGNETOSTÁTICOS, MATERIALES Y DISPOSITIVOS MAGNÉTICOS DEL CURSO DE ELECTROMAGNETISMO

Ejercicios realizados por: AMIN GONZALEZ

Ejercicios revisados por: INGRID PAOLA DEVIA CARDOZO

1. En un experimento nuclear se mueve un protón de 1.0 Mev.  en un campo magnético uniforme siguiendo una trayectoria circular. ¿Qué energía debe tener una partícula alfa para seguir la misma órbita?

Solución

Tenemos que una partícula alfa tiene 4 veces la masa del protón y el doble de carga del protón.

[pic 1]

Tenemos que la masa de protón  es igual a  , por lo que la masa de la partícula  es igual a[pic 2][pic 3][pic 4]

[pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

De acuerdo a la ley de conservación de la energía tenemos definida que la energía cinética de una partícula que se encuentra en movimiento está dada por la siguiente expresión:

[pic 8]

Por lo que la energía de la partícula alfa la definiremos así,

[pic 9]

Para calcular la energía solo nos falta obtener la velocidad de la partícula alfa , por lo tanto debemos igualar la fuerza magnética con la fuerza centrípeta.[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

Como tenemos que el radio r y el campo magnético B, para el protón y la partícula alfa, son los mismos, podemos expresar la siguiente relación

[pic 14]

[pic 15]

Despejamos y obtenemos,[pic 16]

[pic 17]

 Rescribiendo, de acuerdo a lo definido anteriormente,

[pic 18]

[pic 19]

Pero para obtener la velocidad del protón que nos pide la anterior formula, debemos aplicar la siguiente formula

[pic 20]

Reemplazamos los valores incluyendo la energía del protón que nos da el enunciado que es [pic 21]

[pic 22]

O sea que la velocidad de la partícula alfa es

[pic 23]

Como ya tenemos la velocidad de la partícula alfa entonces reemplazamos en la fórmula de la energía cinética de la partícula alfa

        
[pic 24]

[pic 25]

[pic 26]

Como podemos observar la energía que necesita la partícula alfa es la misma que utiliza el protón para seguir la órbita.

Ejercicios realizados por: AMIN GONZALEZ

Ejercicios revisados por: INGRID PAOLA DEVIA CARDOZO

1. Un alambre de 1.0 m  de largo lleva una corriente de 10 amperios y forma un ángulo de 30° con un campo magnético B igual a 1.5 weber/m2. Calcule la magnitud y dirección de la fuerza que obra sobre el alambre.

Solución

Para resolver este ejercicio usaremos la fórmula de la fuerza ejercida sobre un segmento de alambre conductor que transporta corriente en un campo magnético.

[pic 27]

[pic 28]

[pic 29]

[pic 30]

La dirección de la fuera es Z:

[pic 31]

Tomado de: https://angelicaperdomo123.wordpress.com/acerca-del-1er-corte/magnetismo/regla-o-ley-de-la-mano-derecha/

Ejercicios realizados por: AMIN GONZALEZ

Ejercicios revisados por: INGRID PAOLA DEVIA CARDOZO

1. Un alambre de 60 cm. de longitud y 10 gr de masa está suspendido mediante unos alambres flexibles en un campo magnético de inducción de 0.40 weber/m2. ¿Cuál es la magnitud y dirección de la corriente que se requiere para eliminar la tensión en los alambres que lo sostienen?

Solución

[pic 32][pic 33] 

[pic 34][pic 35] 

[pic 36][pic 37] 

[pic 38][pic 39] 

R/: Se necesita una tensión de 0,4 A para eliminar la tensión en los resortes

Ejercicios realizados por: INGRID PAOLA DEVIA CARDOZO

Ejercicios revisados por:

1. En un campo magnético de E= 0.50 weber/m2, ¿para qué radio de trayectoria circulará un electrón con una velocidad de 0.1?

• Esta expresión conduce a la ecuación que sigue para el radio de una trayectoria circular (Serway, 2009).

[pic 40]

Donde:

 : Radio de trayectoria circular [pic 41]

: Masa del electrón = [pic 42][pic 43]

: Velocidad  = 0.1[pic 44]

: Carga del electrón  = [pic 45][pic 46]

: Campo magnético = 0.50 weber/m2[pic 47]

[pic 48]

[pic 49]

[pic 50]

[pic 51]

R/: El radio de la trayectoria circular de un electrón es [pic 52]

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