Download 9) Los electrones en la magnetósfera de Júpiter desprenden

Física II para Biociencias (curso 2007)
Práctico 7 - Campo Magnético
7.1 Un protón que se mueve con una velocidad de 5,0  107 m/s a través de un campo magnético de 2T,
experimenta una fuerza magnética de 3,0  10-12 N. ¿Cuál es el ángulo que forma la velocidad del
protón con el campo?

7.2 Se lanza un electrón hacia un campo magnético uniforme dado por B  (0,2iˆ  0,5 ˆj )T .
Determine la expresión vectorial de la fuerza sobre el electrón, cuando su velocidad es

v  (5  10 6 ˆj )m / s .
7.3 Un conductor suspendido por dos cuerdas tiene una masa por
unidad de longitud de 0,04 kg/m.
¿Qué corriente debe existir en el conductor para que la tensión en
los alambres de soporte sea cero, si el campo magnético sobre la
región es de 3,6 T entrante?

B
Las cargas móviles en un conductor típico tienen una muy pequeña velocidad media relativa al material
del conductor. Entonces si el conductor se mueve a traves de un campo magnetico con velocidad v, la
velocidad de las cargas moviles es también v y ellas experimentan una fuerza magnetica F = q v  B, la
cual produce una densidad de corriente j =  v  B en el conductor. Si el conductor es finito y esta
aislado las cargas móviles van a amontonarse en la superficie hasta que la fuerza electrostática
producida por la carga neta acumulada exactamente cancele la fuerza magnética sobre las cargas
móviles. En otras palabras, hasta que E + v  B = 0.
7.4 Considere un avión con una distancia entre alas de 60 m que vuela horizontalmente a una velocidad de
300 m/s sobre una región donde la dirección del campo magnético terrestre es 58° debajo de la
horizontal. Si la magnitud del campo magnético es de 50 T, ¿cuál es la diferencia de potencial
generada entre las puntas de las alas?
7.5 Un ión positivo tiene una carga +e y una masa de 2,5  10-26kg. Después de ser acelerado a través de
una diferencia de potencial de 250 V, el ión entra a un campo magnético de 0,5 T a lo largo de una
dirección perpendicular a la dirección del campo. Calcule el radio de la trayectoria del ión en ese
campo.
7.7
La fuerza sobre una partícula con carga q y velocidad v en un región con campo eléctrico cero y
campo magnético B esta dada por F = q v  B. Si consideramos la misma situación pero desde el punto de
vista de un referencial inercial instantáneamente solidario a la partícula
a) ¿a qué se debe la fuerza sobre la partícula en este nuevo referencial? Recuerdan que la velocidad de
la partícula en este referencial es cero.
b) Si suponemos que se debe a un campo eléctrico en el referencial solidario (suponiendo entonces
que los campos E y B dependen del referencial ¿cuál debe ser el valor de este campo eléctrico?
7.8 La velocidad inicial de una partícula cargada tiene una componente no nula paralela a B en un campo
magnético uniforme. Describe su movimiento.
7.10 Una particula neutra choca con un atomo de
hidrogeno en reposo que se encuentra en un campo
magnetico uniforme, disociándolo en un electron y
un proton. En la figura (fotografía en cámara de
niebla) la trayectoria de la particula neutra esta
indicada por la linea quebrada mientras las de las
cargadas estan indicados por los arcos 1 y 2. El
campo magnético es entrante.
a) ¿Cuál de las trayectorias corresponde al protón y
cuál al electrón?
b) ¿Cuál de los dos tiene mayor cantidad de
movimiento lineal? Haciendo mediciones sobre las
trayectorias determina aproximadamente la razón
1
2
entre la cantidad de movimiento lineal del electrón y del protón.
c) ¿Cuál es la razón entre las velocidades de las partículas?
d) Si el campo magnético es de 3  10-2 T y la gráfica es de tamaño real, ¿cuáles son las energías
cinéticas del electrón y protón en eV?
Nota: Los datos no correponden a un caso real, pero fueron inventados para este ejercicio.
7.11 Los tiburones poseen órganos sensibles al campo eléctrico, llamados ampollas de Lorenzini, que les
permite detectar seres vivos en su entorno y posiblemente les ayuda en la navegación a través del
océano.
a) Suponga que un tiburón se encuentra en reposo relativo al agua en un punto del océano donde
el campo magnético terrestre tiene una componente vertical de 30 T hacia arriba y un
componente horizontal de 70 T hacia el norte (geográfico). Si el agua fluye a una velocidad
de 0,3 m/s hacia el sur, debido a una corriente marina, ¿cuál es el campo eléctrico que siente el
tiburón? Y si la corriente hiciera que el agua se moviera con la misma velocidad hacia el este,
¿cuál sería el campo que sentiría en este caso?
b) Le parece que el sentido del campo eléctrico le permitiría al tiburón saber cuál es la corriente
en su ubicación.
7.12 En este problema veremos como podemos “desplazar” la imagen del televisor usando el campo
magnético terrestre.
En un televisor, se aceleran electrones por una diferencia de potencial de 20 000 V. Los electrones
luego recorren una distancia de 30 cm hasta que chocan perpendicularmente sobre la pantalla y
producen un punto brillante en ella (eso es lo que se observa desde el otro lado de la pantalla).
En Montevideo el campo magnético terrestre tiene una componente vertical de 44 T hacia arriba y
una componente horizontal de 65 T hacia el Norte.
Si un televisor en Montevideo esta orientado inicialmente con la pantalla hacia el Sur y luego se gira
de forma que la pantalla quede orientada hacia el Este
¿Cuál será el desplazamiento del punto brillante en la pantalla debido al campo magnético terrestre?
El desplazamiento del punto brillante se mide con respecto a coordenadas x e y (horizontal y
vertical) que se pueden imaginar están pintadas sobre la pantalla.