CUESTIONES ELECTROMAGNETISMO

Profesor: Juan T. Valverde

1.- ¿Cómo son las líneas de fuerza del campo eléctrico producido por un hilo rectilíneo, infinito y uniformemente cargado? (Junio 2000)

En cada punto el campo, sería perpendicular al cable pues cada elemento de cable genera en cada punto un campo, cuya componente en este caso vertical se anula con el elemento de corriente simétrico. Así pues las lineas de fuerza serán perpendiculares al hilo conductor.

http://www.youtube.com/watch?v=jY0QrqsFUIg&feature=youtu.be 2.- Una estación de radio emite a 93 MHz. ¿Cuál es la longitud de onda de la radiación emitida? (Junio 2000) http://www.youtube.com/watch?v=x5YZUEL-HG8 3.- ¿Cómo varían con la distancia el potencial eléctrico, el campo eléctrico y la fuerza eléctrica (sobre una carga de prueba) debidos a una partícula con carga? http://www.youtube.com/watch?v=3a-SSnCUkqQ (Septiembre 2000)

4.- ¿Cómo son las líneas de fuerza del campo magnético generado por una corriente eléctrica rectilínea? (Junio 2001) y (Junio 2003)

Las líneas de fuerza son circunferencias concéntricas con centro en el cable y situadas en un plano perpendicular al cable como muestra la figura, y en el sentido de los dedos de la mano derecha cuando el pulgar indica el sentido de la intensidad. El campo B es tangente en cada punto a la circunferencia a la que pertenece y el módulo de B es el mismo en todos los puntos de la misma circunferencia. http://www.youtube.com/watch?v=lTx6LvXzrjs 5..- ¿Cómo es el campo eléctrico en el interior de una esfera metálica cargada? ¿Y el potencial?. Junio (2002) y (Septiembre 2003) http://www.youtube.com/watch?v=VXA07mykmpo 6.- ¿Cómo son las líneas de fuerza del campo magnético?

(Septiembre 2002)

Las líneas del campo magnético son cerradas, salen del polo norte y llegan al polo sur. El campo magnético es en cada punto tangente a la línea de

1

CUESTIONES ELECTROMAGNETISMO

Profesor: Juan T. Valverde

fuerza correspondiente y en el sentido que indica la línea. http://www.youtube.com/watch?v=osI9buXDAVQ 7.- ¿Cuánto vale el campo eléctrico en el centro geométrico de un anillo que posee una carga Q uniformemente distribuida? (Junio 2004) El campo en el centro del anillo vale cero, pues cada elemento de corriente del anillo genera un campo que se anula con el elemento simétrico y así dos a dos todos los pares de campos generados por un elemento de corriente y su simétrico se anulan entre sí. http://www.youtube.com/watch?v=Rj13_gQ0Paw

8.- ¿Cuáles de las siguientes ondas se pueden propagar en el vacío y cuáles no: sonido, luz, microondas y ondas de radio? (Septiembre 2004) http://www.youtube.com/watch?v=UETLw4vKdHc 9.- ¿Qué campo magnético es mayor en módulo: el que existe en un punto situado a una distancia R de una corriente rectilínea de intensidad I, o el que hay en un punto a una distancia 2R de otra corriente rectilínea de intensidad 2I? Justifique la respuesta. (Junio 2005)

http://www.youtube.com/watch?v=syKFrRbeTmg

10.- ¿Dónde es mayor el campo magnético: en el interior de un solenoide de 10 cm de longitud que contiene 100 espiras, o en el interior de otro solenoide de 20 cm de longitud que tiene 500 espiras? Justifique la respuesta. (Septiembre 2005) http://www.youtube.com/watch?v=Pw2G7DZ8Kak 11.- Un fotón de luz roja de 700 nm de longitud de onda, tiene una energía igual a 2.84.10-19 J. ¿Cuál es la energía de un fotón de luz verde de 550 nm?. (Junio 2006) http://www.youtube.com/watch?v=7ppmLTVrrzs

2

CUESTIONES ELECTROMAGNETISMO

Profesor: Juan T. Valverde

12.- Si un teléfono móvil emite ondas electromagnéticas en la banda 1700-1900 MHz, ¿cuál es la longitud de onda más corta emitida?. (Septiembre 2006) http://www.youtube.com/watch?v=8uB6XvQLR8Y 13.- Si el campo eléctrico de una onda electromagnética viene expresado por el vector E= Eo cos 2 π(t /T - z /λ ) (i+ j ) indique, justificando la respuesta, en qué dirección oscila el campo magnético. (Junio 2006) El campo eléctrico oscila en el plano XY a lo largo de la recta y=x pues tiene el mismo valor de componente i que de componente j. Como la onda se propaga a lo largo del eje z, el campo magnético también oscilará en el plano XY pero en la dirección perpendicular al campo eléctrico, es decir a lo largo de la recta y = - x http://www.youtube.com/watch?v=qa8hx1-gypA

14.- Si una carga puntual produce, a una cierta distancia r, un potencial eléctrico de 10 V y un campo de módulo E, ¿cuánto vale el potencial en otro punto en el cual el campo es E/4? (Junio 2007)

Si el campo se reduce en la cuarta parte es que la distancia r’ = 2r pues el campo varia con el inverso del cuadrado de la distancia y por tanto el nuevo potencial seria V´ = K

Q 10 = = 5v 2r 2

http://www.youtube.com/watch?v=2qupIuMOzbU

15.- Una partícula de masa m y carga q penetra en una región donde existe un campo magnético uniforme de módulo B perpendicular a la velocidad v de la partícula. Indique si el radio de la órbita descrita crece o decrece con cada una de estas magnitudes: m, v, q, energía cinética de la partícula, B. (Junio 2008) http://www.youtube.com/watch?v=aTJsh_VK6X8

16.- En la superficie de una esfera conductora se acumula un exceso de un millón de electrones. Indique, justificando su respuesta, si el campo eléctrico en el interior de la esfera es positivo, negativo o nulo. (Septiembre 2008) http://www.youtube.com/watch?v=e9NXHNZ-4Bk

17.- Explique en qué dirección a lo largo del suelo (Norte-Sur, Este-Oeste u otras) ha de colocar un cable recto por el que circula corriente eléctrica para que la fuerza ejercida sobre él por el campo magnético terrestre sea máxima, y diga qué dirección tiene la fuerza. (Junio 2009)

3

CUESTIONES ELECTROMAGNETISMO

Profesor: Juan T. Valverde

Para que la fuerza sobre las cargas sea máxima el campo magnético debe ser perpendicular a la velocidad de las mismas, es decir al hilo conductor, por tanto si el campo magnético terrestre está en la dirección N-S, al cable habrá que ponerlo en la dirección perpendicular E-W y la fuerza que actúa sobre el cable será perpendicular al suelo.

http://www.youtube.com/watch?v=KWogpBhI2Jk

18.- En una tormenta de polvo en la superficie de Marte la nube de partículas tiene una densidad de carga de 10 electrones/cm3. Calcule el campo eléctrico (en módulo) que crea una nube de 100 m3 a una distancia de 5 m del centro de la misma. (Junio 2009) Datos: |e| = 1.6·10-19 C, 1/(4πεo )= 9·109 N·m2/C2 http://www.youtube.com/watch?v=uR3kLFQKRfU 19.- Dos cargas estáticas e idénticas se ejercen mutuamente una fuerza de 2 N cuando están separadas 1 m. ¿Cuánto valdrá la fuerza si la distancia entre ellas pasa a ser de 1 km? (Septiembre 2009) http://www.youtube.com/watch?v=aTt98U96Vtg 20.- En cada reacción de fusión nuclear en el Sol se emiten 26.7 MeV en forma de 6 fotones de radiación gamma. Calcule la frecuencia de dicha radiación. Datos: h = 6.63·10-34 J·s; 1 eV = 1.6·10-19 J (Septiembre 2009) http://www.youtube.com/watch?v=Ue_HEWuwcmE 21.- El pasado mes de abril se produjeron tormentas magnéticas a causa de la llegada a la atmósfera de un viento solar de protones a 500 Km/s. ¿Cuánto vale la energía en eV de cada uno de estos protones?. Datos: masa de protón = 1,67.10-27 kg ; 1 eV = 1,6.10-19 J (Junio 2010) http://www.youtube.com/watch?v=TJN2PMsMV9M 22.- Indica una analogía y una diferencia entre los campos eléctrico y magnético. (Septiembre 2010) • • •

Analogías Ambos ejercen fuerzas sobre cargas eléctricas. Un campo eléctrico variable crea un campo magnético y viceversa. Varían inversamente con el cuadrado de la distancia

• •

Diferencias El campo eléctrico es conservativo y el magnético no. Las líneas del campo magnético son cerradas, las del campo eléctrico son centrales y tienen la dirección de la fuerza eléctrica + mientras que las magnéticas son 4

CUESTIONES ELECTROMAGNETISMO

•

•

Profesor: Juan T. Valverde

perpendiculares a la fuerza magnética. Una corriente eléctrica circula enteramente por conductores, mientras que el campo magnético presenta derivaciones en el aire. Las cargas pueden aislarse pero los polos no.

http://www.youtube.com/watch?v=0sJIt2UaCEI 23.- En las auroras boreales la atmósfera emite luz de 557, 7 nm. ¿Cuánto vale la energía de un fotón de esa luz?. Dato: h = 6.626.10-34 J.s, (Junio 2011) http://www.youtube.com/watch?v=uVux38CeiPU 24.- Acercamos un imán a un aro metálico, lo pasamos por su centro atravesándolo y lo alejamos por el otro lado. Explica que sucede en el aro durante el movimiento del imán. (Junio 2011)

Al acercar o alejar el imán del anillo metálico hay una variación del flujo magnético y según la ley de Faraday, la variación temporal del flujo φ del campo magnético a través de un circuito genera en él una fuerza electromotriz: e.f.m = - dφ / dt El signo negativo en la ley de Faraday indica el sentido en que circula la corriente inducida. Esto se expresa en un principio físico conocido como ley de Lenz: la f.e.m. inducida origina una corriente cuyo campo magnético se opone a la variación del flujo magnético que la origina. http://www.youtube.com/watch?v=v3X2I0RhLIg 25.- En un acelerador las partículas cargadas se mueven en un túnel horizontal con forma de circunferencia debido a la acción de un campo magnético. Argumenta en qué dirección actúa el campo: ¿ hacia el centro del túnel, vertical o según el avance de las cargas? (Septiembre 2011) Sobre las partículas actúa la fuerza de Lorentz F = q.(v x B) la velocidad de las partículas es tangente al tunel, la fuerza va dirigida al centro de la circunferencia y el campo B ha de ser perpendicular a ambas y por tanto tendrá dirección vertical.

http://www.youtube.com/watch?v=7ayqsVw04Rw 5

CUESTIONES ELECTROMAGNETISMO

Profesor: Juan T. Valverde

26.- Si proporcionamos cada vez más energía a un electrón, ¿qué velocidad máxima podría alcanzar y por qué? (Septiembre 2011) Por la teoría de la relatividad de Einstein, es imposible superar la velocidad de la luz en el vacío (3.108 m/s) y por tanto ésta seria la velocidad máxima que podría alcanzar el electrón. http://www.youtube.com/watch?v=PiMwTR88-yk 27.- Razona si la longitud de onda de una luz cuando penetra en el agua es mayor, igual o menor que la que tiene en el aire. (Junio 2012) Como la velocidad en el agua es menor y la frecuencia no depende del medio, siempre es la misma, λ también será menor pues v = λ ν de aquí despejando landa tenemos λ = v/ ν si tenemos en cuenta que el índice de refracción de un medio es el cociente de la velocidad de la luz en el vacio partido por la velocidad de la luz en dicho medio tenemos λ0 .ν = c λ.ν = v

λ0 c = =n λ v

λ = λ0 / n

http://www.youtube.com/watch?v=s10XDS1ETMo

28.- Explica de forma razonada cómo es el campo eléctrico en el interior de una esfera hueca cuya superficie posee una cierta densidad de carga. (Junio 2012) http://www.youtube.com/watch?v=_qhS4MgSMos

6