Actividad_7_fisica-new.docx

Nombre de la materia Física Nombre de la Licenciatura XXXX Nombre del alumno XXXX Matrícula XXXX Nombre de la Tarea Unidad # Unidad 6 Magnetismo Nombre del Profesor XXXX Fecha XXXX

Unidad 6. Magnetismo Física

“Sé que te encuentras abrumado con el trabajo y los estudios y estas indeciso a seguir, pero todo sueño requiere un esfuerzo sigue adelante y mañana veras que valió la pena. Tu puedes.” ACTIVIDAD 7 Objetivos: 

Aplicar los conceptos de magnetismo así como las leyes que lo rigen.

Instrucciones: Después de revisar los videos y los recursos siguientes debes desarrollar la actividad 7. Video Revisa los 3 videos del Prof. Víctor Alejandro García de la UTEL en donde ejemplifica y explica detalladamente la solución de problemas respecto al tema de magnetismo.

Lectura Magnetismo (Tippens, trad. Ramírez, 1992). Este documento fue elaborado por el área de diseño instruccional de la UTEL, a partir del libro de Tippens. En éste encontrarás los temas: magnetismo, ley de Faraday, fem inducida por un alambre en movimiento, ley de Lenz.

Adicionalmente se te proporciona un formulario con las fórmulas que necesitas para la realización de la tarea.

2

Unidad 6. Magnetismo Física

¿Cómo entregar nuestra tarea? Descargar la actividad en Word y responder directamente en el documento. -Imprimir la actividad para escribir las respuestas y enviar la foto o escaneo correspondiente. -Colocar su respuesta con fotos de lo realizado (ejercicio por ejercicio, etcétera).

Forma de evaluación: Criterio

Ponderación

Presentación

10%

Valor de los ejercicios

90%

1.1: (Valor 3.0 punto) 2.1: (Valor 3.0 punto) 3.1: (Valor 3.0 punto)

3

Unidad 6. Magnetismo Física

Desarrollo de la actividad: 1. Ejemplo: Magnetismo En el interior de un campo magnético dirigido verticalmente hacia abajo, un electrón se lanza de izquierda a derecha. Se sabe que la velocidad del electrón es de 2.0 × 106 m⁄s y su densidad de flujo magnético es igual a 0.4 Teslas. Sabiendo lo anterior, calcula la magnitud y la dirección de la fuerza magnética ejercida sobre el electrón. Agrupamos nuestros datos: v= 2*106 m/s B= densidad de flujo= 0.4 T q= carga del electrón= 1.6*10-19 C El electrón se mueve en una dirección perpendicular a B, por lo que senΦ= sen90º= 1 Utilizaremos la fórmula para fuerzas magnéticas

Sustituimos valores.

FM=qvBSen(Ø)

F = 1.6 ∗ 10−19 C ∗ 0.4 T ∗ 2 ∗ 106 m⁄s ∗ sen90º = 1.28 ∗ 10−13 N

Para saber cuál es la dirección de la fuerza magnética ejercida sobre el electrón utilizaremos la regla de la mano derecha la cual

nos dice

que es una carga negativa

(electrón) y tiene una dirección hacia fuera de la página, es decir, hacia mí. Ejercicio 1: (Valor 3.0 punto) Un protón de carga 1.6 X 10-19 C, penetra perpendicularmente en un campo magnético Calcula la fuerza (F) que recibe un protón de carga 2.4*10-19 C que penetra perpendicularmente en un campo magnético cuya inducción es de 0.4 T con una velocidad de 3*105 m/s. Solución:

4

Unidad 6. Magnetismo Física

2. Ejemplo: Ley de Faraday Entre los polos de un electroimán grande se coloca una bobina de alambre de 400 espiras circulares con radio de 5 cm, donde el campo magnético es uniforme y tiene un ángulo de 55° con respecto al plano de la bobina. Si el campo disminuye a razón de 0.1 T/s. ¿Cuál es la magnitud y la dirección de la fem inducida?

5

Unidad 6. Magnetismo Física

Agrupamos nuestros datos ∂B ( ) = variación del campo en el tiempo = −0.1 𝑇⁄𝑠 ∂t A = área = π ∗ 𝑟 2 = 𝜋 ∗ (0.05𝑚)2 = 7.85 ∗ 10−3 𝑚2 ∅ = 35º Utilizaremos la fórmula de tasa de flujo

∂∅B ∂B = ( ) ∗ A ∗ cos∅ ∂t ∂t Sustituimos valores.

∂∅B = −0.1 𝑇⁄𝑠 ∗ 7.85 ∗ 10−3 𝑚2 ∗ 𝑐𝑜𝑠35º = −6.43 ∗ 10−4 𝑤𝑏⁄𝑠 ∂t

Después calculamos la fem inducida para N= 400 vueltas. Utilizaremos la fórmula de fem inducida.

ε = −N (

∂∅B ) ∂t

6

Unidad 6. Magnetismo Física

Sustituimos valores.

ε = −400 vueltas ∗ (−6.43 ∗ 10−4 wb⁄s) Nuestra fem inducida es ε = 0.2572 V Ejercicio 2: (Valor 3.0 punto) Una bovina de alambre de 2 espiras circulares (N=2) presenta una variación del flujo magnético de 3*10-3 a 6*10-3 webers en 2.4*10-2 segundos. ¿Cuál es la fem media que se induce en el alambre?

7

Unidad 6. Magnetismo Física

3. Ejemplo: Fem de movimiento

Con todos los datos calcula lo que se te pide. a. Calcula la fem de movimiento (𝜀) b. Calcula la corriente inducida c. Calcula la fuerza que actúa sobre la varilla. Agrupamos nuestros datos L= 0.20 m v= 3.5 m/s R= 0.04 Ω B= 0.70 T a) Calcula la fem de movimiento (𝜺) Utilizaremos la fórmula de fem inducida.

Sustituimos valores.

𝜀 =𝑣∗𝐵∗𝐿 𝜀 = 3.5 𝑚⁄𝑠 ∗ 0.70 𝑇 ∗ 0.20 𝑚

8

Unidad 6. Magnetismo Física

La fem de 𝜀 = 0.49 𝑉 b) Calcula la corriente inducida (I) Utilizaremos la fórmula de la intensidad de corriente 𝐼=

𝜀 𝑅

Sustituimos valores.

I=

0.49 V = 12. 25 A 0.04 Ω

Con el dato de intensidad de corriente (I) ya podemos calcular la fuerza magnética c) Calcula la fuerza que actúa sobre la varilla. Utilizaremos la fórmula de la fuerza magnética. F=I∗L∗B Sustituimos valores.

F = 12.25 A ∗ 0.20 m ∗ 0.70 T F = 1.715 N

Ejercicio 3: (Valor 3.0 punto) Una barra de metal de 40 cm de longitud y 8 Ω de resistencia eléctrica se desplaza perpendicularmente a un campo magnético de 1.2 T con una velocidad de 50 cm/s. Determina la fem inducida que aparece entre los extremos de la barra y la intensidad de la corriente eléctrica del circuito. Solución:

9

Unidad 6. Magnetismo Física

1 0