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  1. Prefacio
  2. Termodinámica
    1. 1 Temperatura y calor
      1. Introducción
      2. 1.1 Temperatura y equilibrio térmico
      3. 1.2 Termómetros y escalas de temperatura
      4. 1.3 Dilatación térmica
      5. 1.4 Transferencia de calor, calor específico y calorimetría
      6. 1.5 Cambios de fase
      7. 1.6 Mecanismos de transferencia de calor
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    2. 2 Teoría cinética de los gases
      1. Introducción
      2. 2.1 Modelo molecular de un gas ideal
      3. 2.2 Presión, temperatura y velocidad media cuadrática (rms)
      4. 2.3 Capacidad calorífica y equipartición de energía
      5. 2.4 Distribución de las velocidades moleculares
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    3. 3 Primera ley de la termodinámica
      1. Introducción
      2. 3.1 Sistemas termodinámicos
      3. 3.2 Trabajo, calor y energía interna
      4. 3.3 Primera ley de la termodinámica
      5. 3.4 Procesos termodinámicos
      6. 3.5 Capacidades térmicas de un gas ideal
      7. 3.6 Procesos adiabáticos para un gas ideal
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    4. 4 Segunda ley de la termodinámica
      1. Introducción
      2. 4.1 Procesos reversibles e irreversibles
      3. 4.2 Máquinas térmicas
      4. 4.3 Refrigeradores y bombas de calor
      5. 4.4 Enunciados de la segunda ley de la termodinámica
      6. 4.5 El ciclo de Carnot
      7. 4.6 Entropía
      8. 4.7 Entropía a escala microscópica
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
  3. Electricidad y magnetismo
    1. 5 Cargas y campos eléctricos
      1. Introducción
      2. 5.1 Carga eléctrica
      3. 5.2 Conductores, aislantes y carga por inducción
      4. 5.3 Ley de Coulomb
      5. 5.4 Campo eléctrico
      6. 5.5 Cálculo de los campos eléctricos de las distribuciones de carga
      7. 5.6 Líneas de campo eléctrico
      8. 5.7 Dipolos eléctricos
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    2. 6 Ley de Gauss
      1. Introducción
      2. 6.1 Flujo eléctrico
      3. 6.2 Explicar la ley de Gauss
      4. 6.3 Aplicación de la ley de Gauss
      5. 6.4 Conductores en equilibrio electrostático
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    3. 7 Potencial eléctrico
      1. Introducción
      2. 7.1 Energía potencial eléctrica
      3. 7.2 Potencial eléctrico y diferencia de potencial
      4. 7.3 Cálculo del potencial eléctrico
      5. 7.4 Determinación del campo a partir del potencial
      6. 7.5 Equipotential Surfaces and Conductors
      7. 7.6 Aplicaciones de la electrostática
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    4. 8 Capacitancia
      1. Introducción
      2. 8.1 Condensadores y capacitancia
      3. 8.2 Condensadores en serie y en paralelo
      4. 8.3 Energía almacenada en un condensador
      5. 8.4 Condensador con dieléctrico
      6. 8.5 Modelo molecular de un dieléctrico
      7. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    5. 9 Corriente y resistencia
      1. Introducción
      2. 9.1 Corriente eléctrica
      3. 9.2 Modelo de conducción en metales
      4. 9.3 Resistividad y resistencia
      5. 9.4 Ley de Ohm
      6. 9.5 Energía eléctrica y potencia
      7. 9.6 Superconductores
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    6. 10 Circuitos de corriente directa
      1. Introducción
      2. 10.1 Fuerza electromotriz
      3. 10.2 Resistores en serie y en paralelo
      4. 10.3 Reglas de Kirchhoff
      5. 10.4 Instrumentos de medición eléctrica
      6. 10.5 Circuitos RC
      7. 10.6 Cableado doméstico y seguridad eléctrica
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    7. 11 Fuerzas y campos magnéticos
      1. Introducción
      2. 11.1 El magnetismo y sus descubrimientos históricos
      3. 11.2 Campos y líneas magnéticas
      4. 11.3 Movimiento de una partícula cargada en un campo magnético
      5. 11.4 Fuerza magnética sobre un conductor portador de corriente
      6. 11.5 Fuerza y torque en un bucle de corriente
      7. 11.6 El efecto Hall
      8. 11.7 Aplicaciones de las fuerzas y campos magnéticos
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    8. 12 Fuentes de campos magnéticos
      1. Introducción
      2. 12.1 La ley de Biot-Savart
      3. 12.2 Campo magnético debido a un cable recto delgado
      4. 12.3 Fuerza magnética entre dos corrientes paralelas
      5. 12.4 Campo magnético de un bucle de corriente
      6. 12.5 Ley de Ampère
      7. 12.6 Solenoides y toroides
      8. 12.7 El magnetismo en la materia
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    9. 13 Inducción electromagnética
      1. Introducción
      2. 13.1 Ley de Faraday
      3. 13.2 Ley de Lenz
      4. 13.3 Fuerza electromotriz (emf) de movimiento
      5. 13.4 Campos eléctricos inducidos
      6. 13.5 Corrientes de Foucault
      7. 13.6 Generadores eléctricos y fuerza contraelectromotriz
      8. 13.7 Aplicaciones de la inducción electromagnética
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    10. 14 Inductancia
      1. Introducción
      2. 14.1 Inductancia mutua
      3. 14.2 Autoinducción e inductores
      4. 14.3 Energía en un campo magnético
      5. 14.4 Circuitos RL
      6. 14.5 Oscilaciones en un circuito LC
      7. 14.6 Circuitos RLC en serie
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    11. 15 Circuitos de corriente alterna
      1. Introducción
      2. 15.1 Fuentes de ac
      3. 15.2 Circuitos simples de ac
      4. 15.3 Circuitos en serie RLC con ac
      5. 15.4 Potencia en un circuito de ac
      6. 15.5 Resonancia en un circuito de ac
      7. 15.6 Transformadores
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    12. 16 Ondas electromagnéticas
      1. Introducción
      2. 16.1 Ecuaciones de Maxwell y ondas electromagnéticas
      3. 16.2 Ondas electromagnéticas planas
      4. 16.3 Energía transportada por las ondas electromagnéticas
      5. 16.4 Momento y presión de radiación
      6. 16.5 El espectro electromagnético
      7. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
  4. A Unidades
  5. B Factores de conversión
  6. C Constantes fundamentales
  7. D Datos astronómicos
  8. E Fórmulas matemáticas
  9. F Química
  10. G El alfabeto griego
  11. Clave de Respuestas
    1. Capítulo 1
    2. Capítulo 2
    3. Capítulo 3
    4. Capítulo 4
    5. Capítulo 5
    6. Capítulo 6
    7. Capítulo 7
    8. Capítulo 8
    9. Capítulo 9
    10. Capítulo 10
    11. Capítulo 11
    12. Capítulo 12
    13. Capítulo 13
    14. Capítulo 14
    15. Capítulo 15
    16. Capítulo 16
  12. Índice

Problemas

13.1 Ley de Faraday

24 .

Una bobina de 50 vueltas tiene un diámetro de 15 cm. La bobina se coloca en un campo magnético espacialmente uniforme de magnitud 0,50 T de manera que la cara de la bobina y el campo magnético sean perpendiculares. Halle la magnitud de la emf inducida en la bobina si el campo magnético se reduce a cero uniformemente en (a) 0,10 s, (b) 1,0 s y (c) 60 s.

25 .

Repita sus cálculos del tiempo del problema anterior de 0,1 s con el plano de la bobina haciendo un ángulo de (a) 30°,30°, (b) 60°,60°, y (c) 90°90° con el campo magnético.

26 .

Se hace un bucle cuadrado cuyos lados miden 6,0 cm de longitud con alambre de cobre de radio 1,0 mm. Si un campo magnético perpendicular al bucle cambia a una velocidad de 5,0 mT/s, ¿cuál es la corriente en el bucle?

27 .

El campo magnético a través de un bucle circular de radio 10,0 cm varía con el tiempo como se muestra a continuación. El campo es perpendicular al bucle. Trace la magnitud de la emf inducida en el bucle en función del tiempo.

La figura muestra el campo magnético en militeslas trazado en función del tiempo en ms. El campo magnético es cero cuando el tiempo es igual a cero. Aumenta linealmente con el tiempo hasta llegar a 3 militeslas y 2 ms. Se mantiene igual hasta los 5 ms y luego disminuye linealmente hasta 0 y 6 ms.
28 .

La figura adjunta muestra una bobina rectangular de una vuelta que tiene una resistencia de 2,0Ω.2,0Ω. El campo magnético en todos los puntos del interior de la bobina varía según B=B0eαt,B=B0eαt, donde B0=0,25TB0=0,25T y α=200Hz.α=200Hz. ¿Cuál es la corriente inducida en la bobina en (a) t=0,001st=0,001s, (b) 0,002 s, (c) 2,0 s?

La figura muestra una bobina cuadrada con los lados de 2,0 y 5,0 cm. Un campo magnético uniforme B se dirige perpendicularmente a la bobina.
29 .

¿Cómo cambiarían las respuestas al problema anterior si la bobina estuviera formada por 20 bucles muy juntos?

30 .

Un solenoide largo con n=10n=10 vueltas por centímetro tiene una sección transversal de 5,0cm25,0cm2 y lleva una corriente de 0,25 A. Una bobina de cinco vueltas rodea el solenoide. Cuando la corriente que pasa por el solenoide se apaga, disminuye a cero en 0,050 s. ¿Cuál es la emf media inducida en la bobina?

31 .

Un bucle de alambre rectangular con longitud a y anchura b se encuentra en el plano xy, como se muestra a continuación. Dentro del bucle existe un campo magnético dependiente del tiempo dado por B(t)=C((xcosωt)i^+(ysenωt)k^)B(t)=C((xcosωt)i^+(ysenωt)k^), con B(t)B(t) en tesla. Determine la emf inducida en el bucle en función del tiempo.

La figura muestra un bucle de alambre rectangular con longitud a y anchura b situado en el plano xy.
32 .

El campo magnético perpendicular a un bucle de alambre de 10,0 cm de diámetro disminuye de 0,50 T a cero. El cable es de cobre y tiene un diámetro de 2,0 mm y una longitud de 1,0 cm. ¿Cuánta carga se mueve a través del cable mientras el campo cambia?

13.2 Ley de Lenz

33 .

Un bucle circular de una sola vuelta de alambre de radio 50 mm se encuentra en un plano perpendicular a un campo magnético espacialmente uniforme. Durante un intervalo de 0,10 s, la magnitud del campo aumenta uniformemente de 200 a 300 mT. (a) Determine la emf inducida en el bucle. (b) Si el campo magnético está dirigido hacia fuera de la página, ¿cuál es la dirección de la corriente inducida en el bucle?

34 .

Cuando un campo magnético se enciende por primera vez, el flujo que atraviesa un bucle de 20 vueltas varía con el tiempo según Φm=5,0t22,0t,Φm=5,0t22,0t, donde ΦmΦm está en miliwebers, t está en segundos y el bucle está en el plano de la página con la normal unitaria apuntando hacia afuera. (a) ¿Cuál es la emf inducida en el bucle en función del tiempo? ¿Cuál es el sentido de la corriente inducida a (b) t = 0, (c) 0,10, (d) 1,0 y (e) 2,0 s?

35 .

El flujo magnético que atraviesa el bucle mostrado en la figura adjunta varía con el tiempo según Φm=2,00e−3tsen(120πt),Φm=2,00e−3tsen(120πt), donde ΦmΦm está en miliwebers. ¿Cuál es la dirección y la magnitud de la corriente que atraviesa el resistor de 5,00-Ω5,00-Ω en (a) t=0t=0; (b) t=2,17×102s,t=2,17×102s, y (c) t=3,00s?t=3,00s?

La figura muestra un bucle con el flujo magnético perpendicular a la misma. El bucle está conectado a un resistor de 5 ohmios.
36 .

Utilice la ley de Lenz para determinar el sentido de la corriente inducida en cada caso.

La figura A muestra una barra de metal que se mueve hacia la izquierda en el campo magnético uniforme perpendicular. La figura B muestra un bucle que se mueve hacia la derecha en un campo magnético uniforme paralelo. La figura C muestra un bucle movido en un campo magnético uniforme perpendicular. La figura D muestra una barra de metal que se mueve hacia la derecha en el campo magnético uniforme perpendicular. La figura E muestra un bucle situado en un campo magnético perpendicular creciente. La figura F muestra un bucle situado en un campo magnético paralelo decreciente.

13.3 Fuerza electromotriz (emf) de movimiento

37 .

Un automóvil con una antena de radio de 1,0 m de longitud viaja a 100,0 km/h en un lugar donde el campo magnético horizontal de la Tierra es 5,5×105T.5,5×105T. ¿Cuál es la máxima emf inducida posible en la antena debido a este movimiento?

38 .

El bucle rectangular de N vueltas que se muestra a continuación se mueve hacia la derecha con una velocidad constante vv al salir de los polos de un gran electroimán. (a) Suponiendo que el campo magnético es uniforme entre las caras de los polos e insignificante en el resto, determine la emf inducida en el bucle. (b) ¿Cuál es la fuente de trabajo que produce esta emf?

La figura muestra el bucle rectangular (el lado corto tiene una longitud l, el lado largo tiene una longitud a) de N vueltas que se mueve hacia la derecha con una velocidad constante v mientras sale del campo magnético uniforme.
39 .

Supongamos que el campo magnético del problema anterior oscila con el tiempo según B=B0senωt.B=B0senωt. ¿Cuál es entonces la emf inducida en el bucle cuando su lado de salida está a una distancia d del borde derecho de la región del campo magnético?

40 .

Una bobina de 1.000 vueltas encierra una superficie de 25cm225cm2. Se gira en 0,010 s desde una posición en la que su plano es perpendicular al campo magnético de la Tierra a otra en la que su plano es paralelo al campo. Si la fuerza del campo es 6,0×10−5T,6,0×10−5T, ¿cuál es la emf inducida media en la bobina?

41 .

En el circuito que se muestra en la figura adjunta, la varilla se desliza a lo largo de los rieles conductores con una velocidad constante v.v. La velocidad está en el mismo plano que los rieles y dirigida en un ángulo θθ a ellos. Un campo magnético uniforme BB se dirige fuera de la página. ¿Cuál es la emf inducida en la varilla?

La figura muestra la varilla que se desliza a lo largo de los rieles conductores a una velocidad constante v en un campo magnético perpendicular uniforme. La distancia entre los rieles es l. El ángulo entre la dirección del movimiento de la varilla y los rieles es theta.
42 .

La varilla mostrada en la figura adjunta se mueve a través de un campo magnético uniforme de intensidad B=0,50TB=0,50T con una velocidad constante de magnitud v=8,0m/s.v=8,0m/s. ¿Cuál es la diferencia de potencial entre los extremos de la varilla? ¿Qué extremo de la varilla tiene un potencial más alto?

La figura muestra la varilla de 5 cm de longitud que se mueve hacia la derecha con una velocidad constante v en un campo magnético perpendicular uniforme.
43 .

Una varilla de 25 cm se mueve a 5,0 m/s en un plano perpendicular a un campo magnético de intensidad 0,25 T. La varilla, el vector velocidad y el vector campo magnético son mutuamente perpendiculares, como se indica en la figura adjunta. Calcule (a) la fuerza magnética sobre un electrón en la varilla, (b) el campo eléctrico en la varilla y (c) la diferencia de potencial entre los extremos de la varilla. (d) ¿Cuál es la velocidad de la varilla si la diferencia de potencial es de 1,0 V?

La figura muestra la varilla de 25 cm de longitud que se mueve hacia la derecha con una velocidad constante v en un campo magnético perpendicular uniforme.
44 .

En la figura adjunta, los rieles, la pieza final de conexión y la varilla tienen una resistencia por unidad de longitud de 2,0Ω/cm.2,0Ω/cm. La varilla se mueve hacia la izquierda a v=3,0m/s.v=3,0m/s. Si B=0,75TB=0,75T en toda la región, ¿cuál es la corriente en el circuito (a) cuando a=8,0cm?a=8,0cm? (b) ¿cuándo a=5,0cm?a=5,0cm? Especifique también el sentido del flujo de corriente.

La figura muestra la varilla que se desliza hacia la izquierda a lo largo de los rieles conductores con una velocidad constante v en un campo magnético perpendicular uniforme. La distancia entre los rieles es de 4 cm. La varilla se mueve durante la distancia a.
45 .

La varilla que se muestra a continuación se desplaza hacia la derecha sobre rieles de resistencia esencialmente cero a una velocidad de v=3,0m/s.v=3,0m/s. Si B=0,75TB=0,75T en toda la región, ¿cuál es la corriente a través de un resistor de 5,0-Ω5,0-Ω? ¿La corriente circula en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario?

La figura muestra la varilla que se desliza hacia la derecha a lo largo de los rieles conductores con una velocidad constante v en un campo magnético perpendicular uniforme. La distancia entre los rieles es de 4 cm. Los rieles se conectan a través del resistor de 5 ohmios.
46 .

A continuación se muestra una varilla conductora que se desliza por unos rieles de metal. El aparato está en un campo magnético uniforme de fuerza 0,25 T, que está directamente en la página. La varilla es arrastrada hacia la derecha a una velocidad constante de 5,0 m/s por una fuerza F.F. La única resistencia significativa en el circuito proviene del resistor de 2,0-Ω2,0-Ω mostrado. (a) ¿Cuál es la emf inducida en el circuito? (b) ¿Cuál es la corriente inducida? ¿Circula en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario? (c) ¿Cuál es la magnitud de FF? (d) ¿Cuáles son las potencias de FF y la potencia disipada en el resistor?

La figura muestra la varilla que es arrastrada hacia la derecha a lo largo de los rieles conductores por la fuerza F en un campo magnético perpendicular uniforme. La distancia entre los rieles es de 4 cm. Los rieles se conectan a través del resistor de 2 ohmios.

13.4 Campos eléctricos inducidos

47 .

Calcule el campo eléctrico inducido en una bobina de 50 vueltas y 15 cm de diámetro que se encuentra en un campo magnético espacialmente uniforme de magnitud 0,50 T de forma que la cara de la bobina y el campo magnético son perpendiculares. Este campo magnético se reduce a cero en 0,10 segundos. Supongamos que el campo magnético es cilíndricamente simétrico con respecto al eje central de la bobina.

48 .

El campo magnético a través de un bucle circular de radio 10,0 cm varía con el tiempo como se muestra en la figura adjunta. El campo es perpendicular al bucle. Suponiendo una simetría cilíndrica con respecto al eje central del bucle, grafique el campo eléctrico inducido en el bucle en función del tiempo.

49 .

La corriente I a través de un solenoide largo con n vueltas por metro y radio R está cambiando con el tiempo como se obtiene de dI/dt. Calcule el campo eléctrico inducido en función de la distancia r desde el eje central del solenoide.

50 .

Calcule el campo eléctrico inducido tanto dentro como fuera del solenoide del problema anterior si I=I0senωt.I=I0senωt.

51 .

En una región de radio R, existe un campo magnético espacialmente uniforme B.B. (Vea más abajo.) En t=0t=0, B=1,0T,B=1,0T, después de lo cual disminuye a un ritmo constante hasta llegar a cero en 30 s. (a) ¿Cuál es el campo eléctrico en las regiones donde rRrR y rRrR durante ese intervalo de 30 segundos? (b) Supongamos que R=10,0cmR=10,0cm. ¿Cuánto trabajo realiza el campo eléctrico sobre un protón que es transportado una vez en el sentido de las agujas del reloj alrededor de una trayectoria circular de radio 5,0 cm? (c) ¿Cuánto trabajo realiza el campo eléctrico sobre un protón que es transportado una vez en sentido contrario a las agujas del reloj alrededor de una trayectoria circular de cualquier radio rRrR? (d) En el instante en que B=0,50TB=0,50T, un protón entra en el campo magnético en A, moviendo una velocidad vv (v=5,0×106m/s)(v=5,0×106m/s) como se muestra. ¿Cuáles son las fuerzas eléctricas y magnéticas sobre el protón en ese instante?

La figura muestra un protón llevado a un campo magnético uniforme con un radio R.
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El campo magnético en todos los puntos de la región cilíndrica cuya sección transversal se indica en la figura adjunta comienza a 1,0 T y disminuye uniformemente hasta cero en 20 s. ¿Cuál es el campo eléctrico (tanto la magnitud como la dirección) en función de r, la distancia al centro geométrico de la región?

La figura muestra un campo magnético uniforme con un radio de 20 centímetros.
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La corriente en un solenoide largo de 20 vueltas por centímetro de radio de 3 cm se varía con el tiempo a una velocidad de 2 A/s. Un bucle circular de alambre de radio 5 cm y resistencia 2Ω2Ω rodea el solenoide. Calcule la corriente eléctrica inducida en el bucle.

54 .

La corriente en un solenoide largo de radio 3 cm y 20 vueltas/cm se varía con el tiempo a una velocidad de 2 A/s. Calcule el campo eléctrico a una distancia de 4 cm del centro del solenoide.

13.6 Generadores eléctricos y fuerza contraelectromotriz

55 .

Diseñe un bucle de corriente que, al girar en un campo magnético uniforme de intensidad 0,10 T, produzca una emf ε=ε0senωt,ε=ε0senωt, donde ε0=110Vε0=110V y ω=120πrad/s.ω=120πrad/s.

56 .

Una bobina plana y cuadrada de 20 vueltas que tiene lados de 15,0 cm de longitud está girando en un campo magnético de intensidad 0,050 T. Si la emf máxima producida en la bobina es de 30,0 mV, ¿cuál es la velocidad angular de la bobina?

57 .

Una bobina rectangular de 50 vueltas con dimensiones 0,15m×0,40m0,15m×0,40m gira en un campo magnético uniforme de magnitud 0,75 T a 3.600 rev/min. (a) Determine la emf inducida en la bobina en función del tiempo. (b) Si la bobina está conectada a un resistor de 1.000-Ω1.000-Ω, ¿cuál es la potencia en función del tiempo necesaria para mantener la bobina girando a 3600 rpm? (c) Responda a la parte (b) si la bobina está conectada a una resistencia de 2.000 ΩΩ resistor.

58 .

La bobina de armazón cuadrado de un generador de corriente alterna tiene 200 vueltas y 20,0 cm de lado. Cuando gira a 3600 rpm, su voltaje de salida máxima es de 120 V. (a) ¿Cuál es la frecuencia del voltaje de salida? (b) ¿Cuál es la intensidad del campo magnético en el que gira la bobina?

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Una bobina de giro es un dispositivo relativamente sencillo que se utiliza para medir un campo magnético. Consiste en una bobina circular de N vueltas bobinada con un fino alambre conductor. La bobina está conectada a un galvanómetro balístico, un dispositivo que mide la carga total que la atraviesa. La bobina se coloca en un campo magnético BB de manera que su cara sea perpendicular al campo. A continuación, se voltea a 180°,180°, y se mide la carga total Q que circula por el galvanómetro. (a) Si la resistencia total de la bobina y el galvanómetro es R, ¿cuál es la relación entre B y Q? Como la bobina es muy pequeña, se puede suponer que BB es uniforme sobre ella. (b) ¿Cómo puede determinar si el campo magnético es o no perpendicular a la cara de la bobina?

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La bobina del problema anterior tiene un radio de 3,0 cm y está enrollada con 40 vueltas de alambre de cobre. La resistencia total de la bobina y del galvanómetro balístico es 0,20Ω.0,20Ω. Cuando la bobina se voltea a 180°180° en un campo magnético B,B, un cambio de 0,090 C fluye a través del galvanómetro balístico. (a) Suponiendo que BB y la cara de la bobina son inicialmente perpendiculares, ¿cuál es el campo magnético? (b) Si la bobina se voltea a 90°,90°, ¿cuál es la lectura del galvanómetro?

61 .

Un motor de 120 V, bobinado en serie, tiene una resistencia de campo de 80 ΩΩ y una resistencia de armazón de 10 ΩΩ. Cuando funciona a plena velocidad, se genera una fuerza contraelectromotriz de 75 V. (a) ¿Cuál es la corriente inicial que consume el motor? Cuando el motor funciona a plena velocidad, ¿dónde están (b) la corriente absorbida por el motor, (c) la potencia de salida de la fuente, (d) la potencia de salida del motor y (e) la potencia disipada en las dos resistencias?

62 .

Un pequeño motor de corriente continua bobinado en serie funciona con una batería de automóvil de 12 V. Con una carga normal, el motor consume 4,0 A, y cuando el inducido está bloqueado para que no pueda girar, el motor consume 24 A. ¿Cuál es la fuerza contraelectromotriz cuando el motor funciona normalmente?

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