Assessment: Ejercicios para aplicar la Ley de Lorentz

Nivel Básico:

1. Partícula en un campo magnético uniforme:

   • Un electrón se mueve perpendicularmente a un campo magnético uniforme de 0.5 T con una velocidad de 2 x 10^7 m/s. Calcula la fuerza de Lorentz que actúa sobre él.
   • Extensión: ¿Cuál sería el radio de la trayectoria circular que describe el electrón?

2. Protón en un campo magnético:

   • Un protón entra en una región donde existe un campo magnético uniforme de 0.2 T con una velocidad de 5 x 10^6 m/s formando un ángulo de 30° con respecto al campo. Calcula la fuerza de Lorentz y describe el movimiento del protón.

3. Partícula alfa en un campo magnético:

   • Una partícula alfa (núcleo de helio) se mueve perpendicularmente a un campo magnético de 0.8 T con una velocidad de 3 x 10^6 m/s. Calcula la fuerza de Lorentz y el radio de su trayectoria.

Nivel Intermedio:

4. Espira rectangular en un campo magnético:

   • Una espira rectangular de dimensiones a y b se encuentra en un campo magnético uniforme B perpendicular al plano de la espira. Si por la espira circula una corriente I, calcula la fuerza neta sobre la espira.

5. Partícula cargada en un campo eléctrico y magnético:

   • Una partícula de carga q se mueve en una región donde coexisten un campo eléctrico E y un campo magnético B, ambos uniformes y perpendiculares entre sí. Encuentra la velocidad de la partícula para que la fuerza neta sobre ella sea nula.

Nivel Avanzado:

6. Espectrómetro de masas:

   • Describe el funcionamiento de un espectrómetro de masas y cómo se utiliza la Ley de Lorentz para determinar la relación carga/masa de una partícula.

7. Ciclotrón:

   • Explica el principio de funcionamiento de un ciclotrón y cómo se utiliza la Ley de Lorentz para acelerar partículas cargadas.

8. Fuerza de Hall:

   • Describe el efecto Hall y cómo se utiliza para medir la densidad de portadores de carga en un conductor.

9. Movimiento de una partícula cargada en un campo magnético no uniforme:

   • Analiza cualitativamente el movimiento de una partícula cargada en un campo magnético no uniforme.

10. Aplicación de la Ley de Lorentz en plasmas:

    • Investiga cómo se utiliza la Ley de Lorentz para describir el comportamiento de partículas cargadas en plasmas y su aplicación en fusión nuclear.

Consejos para resolver estos ejercicios:

• Visualiza el problema: Haz un dibujo de la situación física y representa los vectores de velocidad, campo magnético y fuerza de Lorentz.
• Identifica los datos: Anota todos los valores numéricos proporcionados en el enunciado.
• Aplica la Ley de Lorentz: Utiliza la expresión matemática de la fuerza de Lorentz y sustituye los valores conocidos.
• Resuelve el problema: Realiza los cálculos necesarios y expresa el resultado con las unidades correspondientes.
• Verifica la respuesta: Comprueba que el resultado obtenido tiene sentido físico y las unidades son correctas.

Recursos adicionales:

• Libros de texto: Consulta libros de física universitaria de electromagnetismo.
• Videos tutoriales: Busca en plataformas como YouTube explicaciones detalladas de cada ejercicio.
• Simulaciones: Utiliza software de simulación para visualizar el movimiento de partículas en campos magnéticos.

Nota: Estos ejercicios cubren una amplia gama de aplicaciones de la Ley de Lorentz. Al resolverlos, adquirirás una sólida comprensión de este importante concepto en física.