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Física universitaria volumen 2

Preguntas Conceptuales

Física universitaria volumen 2Preguntas Conceptuales

Preguntas Conceptuales

13.1 Ley de Faraday

1.

Una bobina estacionaria se encuentra en un campo magnético que cambia con el tiempo. ¿La emf inducida en la bobina depende de los valores reales del campo magnético?

2.

En los experimentos de Faraday, ¿cuál sería la ventaja de utilizar bobinas con muchas vueltas?

3.

Un anillo de cobre y un anillo de madera de las mismas dimensiones se colocan en campos magnéticos para que haya el mismo cambio de flujo magnético a través de ellos. Compare los campos eléctricos inducidos y las corrientes en los anillos.

4.

Analice los factores que determinan la emf inducida en un bucle cerrado de cable.

5.

(a) ¿La emf inducida en un circuito depende de su resistencia? (b) ¿La corriente inducida depende de la resistencia del circuito?

6.

¿Cómo afectaría a la emf el cambio del radio del bucle D que se muestra a continuación, suponiendo que C y D están mucho más juntos en comparación con sus radios?

La figura muestra un circuito que consta de una resistor, un condensador, un interruptor abierto y un bucle C. Junto al bucle C se encuentra un bucle D.
7.

¿Puede haber una emf inducida en un circuito en un instante en el que el flujo magnético que atraviesa el circuito es cero?

8.

¿La emf inducida siempre actúa para disminuir el flujo magnético a través de un circuito?

9.

¿Cómo colocaría un bucle plano de cable en un campo magnético cambiante para que no haya emf inducida en el bucle?

10.

La normal al plano de un bucle conductor de una vuelta está dirigida con un ángulo θθ a un campo magnético espacialmente uniforme B.B. Tiene un área fija y una orientación relativa al campo magnético. Demuestre que la emf inducida en el bucle viene dada por ε=(dB/dt)(Acosθ),ε=(dB/dt)(Acosθ), donde A es el área del bucle.

13.2 Ley de Lenz

11.

Los bucles conductores circulares mostrados en la figura adjunta son paralelos, perpendiculares al plano de la página y coaxiales. (a) Cuando el interruptor S está cerrado, ¿cuál es el sentido de la corriente inducida en D? (b) Cuando el interruptor está abierto, ¿cuál es el sentido de la corriente inducida en el bucle D?

La figura muestra un circuito que consta de una resistor, un condensador, un interruptor abierto y un bucle C. Junto al bucle C se encuentra un bucle D.
12.

El polo norte de un imán se mueve hacia un bucle de cobre, como se muestra a continuación. Si mira el bucle desde arriba del imán, ¿diría que la corriente inducida circula en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario?

La figura muestra un imán que se mueve hacia el bucle con el polo norte orientado hacia este.
13.

La figura adjunta muestra un anillo conductor en varias posiciones mientras se mueve a través de un campo magnético. ¿Cuál es el sentido de la emf inducida para cada una de esas posiciones?

La figura muestra el bucle que se desplaza por la zona con el campo magnético perpendicular a este.
14.

Demuestre que εε y dΦm/dtdΦm/dt tienen las mismas unidades.

15.

Indique el sentido de la corriente inducida para cada uno de los casos que se muestran a continuación, observando desde el lado del imán.

La figura A muestra un imán que se mueve hacia el bucle con el polo norte orientado hacia él. La figura B muestra un imán que se aleja del bucle con el polo norte orientado hacia él. La figura C muestra un imán que se mueve hacia el bucle con el polo sur orientado hacia él. La figura D muestra un imán que se mantiene constante con el polo norte orientado hacia el bucle. El bucle se mueve hacia el imán. La figura E muestra un imán que se mantiene constante con el polo norte orientado hacia el bucle. El bucle se aleja del imán. La figura F muestra un imán que se mantiene constante con el polo norte orientado hacia el bucle. El bucle gira en el sentido de las agujas del reloj.

13.3 Fuerza electromotriz (emf) de movimiento

16.

Una barra magnética cae bajo la influencia de la gravedad a lo largo del eje de un largo tubo de cobre. Si la resistencia del aire es insignificante, ¿habrá una fuerza que se oponga al descenso del imán? Si es así, ¿el imán alcanzará una velocidad terminal?

17.

Alrededor del Polo Norte geográfico (o del Polo Sur magnético), el campo magnético de la Tierra es casi vertical. Si un avión vuela hacia el norte en esta región, ¿qué lado del ala está cargado positivamente y cuál negativamente?

18.

Un bucle de alambre se desplaza por traslación (sin rotación) en un campo magnético uniforme. ¿Hay una fuerza automotriz inducida en el bucle?

13.4 Campos eléctricos inducidos

19.

¿El trabajo es necesario para acelerar una varilla desde el reposo hasta una velocidad v en un campo magnético mayor que la energía cinética final de la varilla? ¿Por qué?

20.

La lámina de cobre que se muestra a continuación está parcialmente en un campo magnético. Cuando se tira hacia la derecha, una fuerza de resistencia tira hacia la izquierda. Explique. ¿Qué pasa si la lámina se empuja hacia la izquierda?

La figura muestra una lámina de cobre arrastrada hacia la derecha a través del campo magnético perpendicular uniforme con la fuerza F.

13.5 Corrientes de Foucault

21.

Una lámina conductora se encuentra en un plano perpendicular a un campo magnético BB que está debajo de la hoja. Si BB oscila a una alta frecuencia y el conductor está hecho de un material de baja resistividad, la región por encima de la lámina está efectivamente blindada de BB. Explique por qué. ¿El conductor protegerá esta región de los campos magnéticos estáticos?

22.

El frenado electromagnético puede conseguirse aplicando un fuerte campo magnético a un disco de metal que gira unido a un eje. (a) ¿Cómo puede un campo magnético ralentizar el giro de un disco? (b) ¿Funcionarían los frenos si el disco fuera de plástico en lugar de metal?

23.

Una bobina se mueve a través de un campo magnético como se muestra a continuación. El campo es uniforme en el interior del rectángulo y cero en el exterior. ¿Cuál es el sentido de la corriente inducida y cuál es el sentido de la fuerza magnética sobre la bobina en cada posición indicada?

La imagen muestra una bobina que se mueve de izquierda a derecha a través de un campo magnético uniforme. Las líneas magnéticas son perpendiculares a la bobina y están dirigidas desde el plano de la página.
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