electromagnetismo momento 2
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Magnetismo, Campos magnéticos y materiales magnéticosTRANSCRIPT
Unidad II - Electromagnetismo (201424_15)
Por:
Gustavo Adolfo Espinosa
94.326.102
Jhonny Leonardo Cubillos
Alexis Pedroza
67032716
Vianny Carlos Saldarriaga 1.113.650.353
Willian Jatuin Guerra Matorga
94.044.152
Universidad Nacional Abierta y a Distancia -UNAD
Ingeniería Electrónica
Abril 2016
Unidad II - Magnetismo, Campos magnéticos y materiales magnéticos.
Por:
Gustavo Adolfo Espinosa
94.326.102
Jhonny Leonardo Cubillos
Alexis Pedroza
67032716
Vianny Carlos Saldarriaga 1.113.650.353
Willian Jatuin Guerra Matorga
94.044.152
Presentado a:
Elber Fernando Camelo
Ingeniero electrónico
Electromagnetismo (201424_15)
Universidad Nacional Abierta y a Distancia -UNAD
Ingeniería Electrónica
Abril 2016
INDICE
Paginas
Introducción…………………………………………………………… 1
Objetivos……………………………………………………………….. 2
Desarrollo de actividad “solución de ejercicios”………………………. 3 - 15
Modificación de valores a los ejercicios………………………………… 16 -17
Conclusiones…………………………………………………………….. 18
Referencia……………………………………………………………….. 19
1
INTRODUCCION
El propósito fundamental del trabajo colaborativo momento dos es identificar la unidad
dos de electromagnetismos y realizar los 10 ejercicios propuestos para esta unidad.
También investigaremos e identificáremos los campos magnéticos y los materiales
magnéticos.
2
OBJETIVOS
Conocer e identificar los campos magnéticos.
Conocer e identificar los diferentes materiales magnéticos.
Realizar de manera adecuada los 10 ejercicios propuestos.
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DESARROLLO DE LAS ACTIVIDADES
Ejercicio 1 Gustavo Adolfo Espinosa
1. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza por metro de longitud de un alambre recto que porta
una corriente de 8,40 A cuando está perpendicular a un campo magnético uniforme de 0.90 T?
Respuesta del ejercicio 1:
Sabiendo que:
La acción de un campo magnético sobre un conductor rectilíneo.
Si un conductor rectilíneo de longitud L por el que circula una corriente eléctrica de
intensidad I está dentro de un campo magnético, éste le ejerce una fuerza que viene dada por:
La dirección y sentido del vector L es el mismo que el de la corriente eléctrica. El módulo
de la fuerza será:
Tenemos:
Aplicando ala formula obtendríamos:
4
Ejercicio 2 Gustavo Adolfo Espinosa
2. Un alambre de 2.0 m de largo lleva una corriente de 1.5 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.
Respuesta del ejercicio 2:
Como el enunciado hay un error de escritura y dan dos valores del largo del alambre se
desarrollara el ejercicio para los dos casos.
Teniendo que:
Dónde:
.
.
5
Ejercicio 3 Jhonny Leonardo Cubillos
3. un cable de acoplamiento usado para arrancar un vehículo varado porta una corriente de
65A ¿Cuál es la intensidad del campo magnético a 6.0cm del cable?
Respuesta del ejercicio 3:
Para hallar la intensidad del campo magnético se utiliza la siguiente ecuación.
B es el valor del campo magnético en el punto P. = ¿?
es la permeabilidad magnética del vacío. =
es la intensidad de la corriente que atraviesa el cable. = 65A
es la distancia = 0.06 m
6
Ejercicio 4 Jhonny Leonardo Cubillos
4. Cuál es el mínimo campo magnético (magnitud y dirección) que habría que establecer
en el ecuador para hacer que un protón de velocidad circulara alrededor de la
tierra.
Respuesta del ejercicio 4:
Tenemos que:
Donde:
m (masa del protón):
q (carga del protón):
v (velocidad):
R (radio terrestre):
B (campo magnético): ¿?
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Ejercicio 5 Vianny Carlos Saldarriaga
5. En un campo magnético , ¿para qué radio de trayectoria
circulará un electrón con una velocidad de 0.1?
Respuesta del ejercicio 5:
Si sabemos que:
Entonces tenemos:
También sabemos que:
Dónde:
8
Ejercicio 6 Alexis Pedroza
6. Un protón que tiene una rapidez de 5.0 x 106 m/s en un campo magnético siente una
fuerza de 8.0 x 10-14 N hacia el oeste cuando se mueve verticalmente hacia arriba. Cuando se
mueve horizontalmente en una dirección rumbo al norte, siente fuerza cero. Determine la
magnitud y dirección del campo magnético en esta región. (La carga sobre un protón es q= 1.6 x
10 - 19C).
Respuesta del ejercicio 6:
Sabiendo lo siguiente:
La dirección y magnitud del campo magnético B queda determinada de acuerdo a las
siguientes reglas:
La dirección del campo magnético es paralela o anti paralela a la dirección del
movimiento que produce fuerza igual a cero. i
Aplicando la regla de la mano derecha se elimina la ambigüedad de la dirección del
campo magnético.
Entonces podemos concluir que la dirección del campo es norte – este.
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L a magnitud del campo magnético se obtiene dividiendo la magnitud de la fuerza
máxima (la fuerza que actúa cuando la carga de prueba es perpendicular a la dirección del
campo) entre el producto de carga por velocidad.
Para v perpendicular a B
Entonces tenemos=
q= 1.6 x 10 – 19
C F = 8.0 x 10-14
N V = 5.0 x 106 m/s
10
Ejercicio 7 Willian Jatuin Guerra
7. Un electrón viaja a 2.0 x 107 m/s en un plano perpendicular a un campo magnético
uniforme de 0.010T. Describa su trayectoria cuantitativamente.
Respuesta del ejercicio 7:
Fuerza sobre una carga eléctrica que se mueve en un campo magnético.
El electrón se mueve con rapidez v en una trayectoria curva cuando entra en el campo
magnético, por lo que debe tener una aceleración centrípeta. a=
. Y el radio de curvatura se
puede dar por la segunda ley de newton la fuerza está comprendida por la ecuación
Para hallar el radio de la trayectoria descrita por el electrón en el campo se utiliza la
segunda ley de newton y debido a que describe una trayectoria circular tiene una aceleración
centrípeta a=
y también se reemplaza en la ecuación de newton.
11
La velocidad angular del electrón comprende un movimiento circular uniforme y para
hallar la misma, se utiliza donde
12
Ejercicio 8 Willian Jatuin Guerra
8. Un alambre eléctrico en la pared de un edificio porta una corriente CD de 25A
verticalmente hacia arriba. ¿Cuál es el campo magnético debido a esta corriente en un punto P a
10 cm al norte del alambre?
Respuesta del ejercicio 8:
Campo magnético debido a corriente en un alambre recto
Dónde:
13
Ejercicio 9 Alexis Pedroza
9. Una brújula horizontal se coloca a 18 cm hacia el sur de un alambre recto vertical que
porta una corriente de 35 A hacia abajo. ¿En qué dirección apunta la aguja de la brújula en esta
ubicación? Suponga que el componente horizontal del campo de la Tierra en este punto es de
0,45 10- 4 T y la declinación magnética es de 0°.
Respuesta del ejercicio 9:
El valor del campo magnético (B) creado por un hilo por el que circula una corriente de
intensidad I en un punto situado a una distancia r, viene dado por la ley de Biot-Savart:
Aplicando la ley de ampere:
35A
18 cm
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=
Si por el conductor no circula corriente, la brújula apunta hacia el norte geográfico, pero si
circula corriente la brújula se orienta perpendicular al conductor; y si varía el sentido de la
corriente, la brújula cambia de orientación.
La conclusión de la experiencia de Oersted era evidente, la corriente eléctrica se comporta
como un imán, es decir, produce un campo magnético.
Imagen tomada de
http://selectividad.intergranada.com/Fisica/2_bach/Tema_7_Electromagnetismo.pdf
Con esto podemos decir que:
El valor del campo creado por el alambre conductor (circula corriente) es de
Entonces podemos concluir que la dirección del campo es Este, (Por regla de la mano
derecha).
Ya que la corriente fluye hacia abajo y la aguja de la brújula tiende a orientarse
perpendicular al conductor.
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Ejercicio 10 Vianny Saldarriaga
10. Un delgado solenoide de 12 cm de largo tiene un total de 420 vueltas de alambre y
porta una corriente de 2.0 A. Calcule el campo en el interior, cerca del centro.
Respuesta.
Sabiendo que la fórmula para hallar el campo magnético es la siguiente:
Reemplazando tendríamos:
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Modificación de los ejercicios
Ejercicio 1 valores modificado Vianny Carlos Saldarriaga
1. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza por metro de longitud de un alambre recto que porta
una corriente de 4,40 A cuando está perpendicular a un campo magnético uniforme de 0.50 T?
Respuesta del ejercicio 1 modificado:
Sabiendo que:
La acción de un campo magnético sobre un conductor rectilíneo.
Si un conductor rectilíneo de longitud L por el que circula una corriente eléctrica de
intensidad I está dentro de un campo magnético, éste le ejerce una fuerza que viene dada por:
La dirección y sentido del vector L es el mismo que el de la corriente eléctrica. El módulo
de la fuerza será:
:
Aplicando ala formula obtendríamos:
17
Ejercicio 2 valores modificado Vianny Carlos Saldarriaga
2. Un alambre de 4.0 m de largo lleva una corriente de 8 amperios y forma un ángulo de
45° con un campo magnético B igual a 0.5 weber/m2. Calcule la magnitud y dirección de la
fuerza que obra sobre el alambre.
Respuesta:
Como el enunciado hay un error de escritura y dan dos valores del largo del alambre se
desarrollara el ejercicio para los dos casos.
Teniendo que:
Dónde:
Reemplazando:
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CONCLUSIONES
Esta Ciencia del magnetismo donde se ha vuelto central en nuestra tecnología como
medio ideal de almacenamiento de datos en cintas magnéticas, discos magnéticos y brújulas
magnéticas.
Es importante estudiarla y saber sus aplicaciones teóricas para aplicarlas en los diferentes
problemas de la vida cotidiana.
Además de que tiene aplicaciones de suma importancia en el ámbito médico; su
aplicación sería las resonancias magnéticas, que son para el análisis de enfermedades que no se
pueden apreciar a simple vista.
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REFERENCIA
Unad guía integrada de actividades electromagnetismo 2016
http://campus03.unad.edu.co/ecbti04/pluginfile.php/12078/mod_resource/content/1/guia%
20integrada%20de%20actividades.pdf
DOUGLAS C. GIANCOLI (2006). Física principios con aplicaciones (sexta edición)
2006. Person Education, México ,2006. Recuperado de
https://books.google.com.co/books?id=1KuuQxORd4QC&printsec=frontcover&dq=fisica
+principios+con+aplicaciones&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwizzozIwcjLAhUGVyYKHQ
K_CLMQ6AEIGzAA#v=onepage&q=fisica%20principios%20con%20aplicaciones&f=fa
lse
Unicoos (2011, September 22). FISICA Electrostática 01 BACHILLERATO campo
eléctrico y potencial Coulomb. Recuperado de
https://www.youtube.com/watch?v=xVMlGRcp54U