Assessment: Problemas Fuerza magnéticas

Problemas

1. Fuerza magnética sobre un conductor: Un conductor recto de 20 cm de longitud se encuentra perpendicular a un campo magnético uniforme de 0,5 T. Si por el conductor circula una corriente de 3 A, ¿cuál es la fuerza magnética que experimenta?
2. Fem inducida en una bobina: Una bobina de 500 espiras con un área de 0,02 m² se encuentra en un campo magnético uniforme que varía de 0,2 T a 0,8 T en 0,5 segundos. ¿Cuál es la fem inducida en la bobina?
3. Torque en un motor eléctrico: Un motor eléctrico tiene una bobina de 100 vueltas con un área de 0,05 m². La bobina está inmersa en un campo magnético de 0,4 T y lleva una corriente de 2 A. Si el ángulo entre el momento magnético de la bobina y el campo magnético es de 30°, ¿cuál es el torque ejercido sobre la bobina?
4. Fuerza magnética sobre un electrón: Un electrón se mueve perpendicularmente a un campo magnético de 0,2 T con una velocidad de 2 x 10^7 m/s. ¿Cuál es la fuerza magnética que experimenta el electrón?
5. Fem inducida en una espira circular: Una espira circular de alambre de 10 cm de radio se encuentra en un campo magnético uniforme que disminuye a una tasa de 0,02 T/s. ¿Cuál es la fem inducida en la espira?
6. Torque en un motor de CC: Un motor de corriente continua tiene una bobina de 200 vueltas con un área de 0,03 m². La bobina está inmersa en un campo magnético de 0,6 T. Si la corriente en la bobina es de 3 A, ¿cuál es el máximo torque que puede ejercer el motor?
7. Fuerza magnética sobre un protón: Un protón se mueve en un círculo de radio 5 cm en un campo magnético uniforme de 0,5 T. ¿Cuál es la velocidad del protón?
8. Fem inducida en una varilla conductora: Una varilla conductora de 50 cm de longitud se mueve perpendicularmente a un campo magnético uniforme de 0,3 T con una velocidad de 10 m/s. ¿Cuál es la fem inducida entre los extremos de la varilla?
9. Torque en un motor de paso a paso: Un motor de paso a paso tiene un rotor con 4 polos. Si cada polo produce un torque de 0,05 Nm, ¿cuál es el torque total del motor cuando todos los polos están excitados?
10. Fuerza magnética sobre un ion: Un ion de sodio (Na+) se mueve perpendicularmente a un campo magnético de 0,1 T con una velocidad de 5 x 10^5 m/s. ¿Cuál es la fuerza magnética que experimenta el ion?

Soluciones (en forma de pistas para fomentar el razonamiento)

Para resolver estos problemas, necesitarás aplicar las siguientes fórmulas:

• Fuerza magnética sobre un conductor: F = BILsinθ
• Fem inducida en una bobina: ε = -N(dΦ/dt)
• Torque en una bobina: τ = NIABsinθ

Pistas:

• Recuerda que la fuerza magnética es perpendicular tanto al campo magnético como a la corriente.
• El flujo magnético es el producto del campo magnético por el área perpendicular a las líneas de campo.
• El torque máximo se produce cuando el ángulo entre el momento magnético y el campo magnético es de 90°.
• Para los problemas que involucran partículas cargadas, utiliza la carga del electrón o del protón y su masa.

Nota: Para obtener las soluciones numéricas exactas, deberás sustituir los valores numéricos de cada problema en las fórmulas correspondientes y realizar los cálculos.

Estos problemas te permitirán practicar la aplicación de los conceptos de fuerza magnética, fem inducida y torque en situaciones concretas. Si tienes alguna duda, no dudes en preguntar.

¿Te gustaría que resuelva alguno de estos problemas en detalle?