Universidad de los Andes
Facultad de Ciencias
Departamento de Física
Problemario 4 de Física 21:
Electricidad y Magnetismo
- Dos cargas
puntuales positivas e idénticas están fijas y separadas
una distancia 2a. Una carga puntual de prueba se coloca en un plano
normal a la línea que une a las cargas y justo en el centro
entre ellas. Encuentre el radio R del círculo en el plano para
el cual la fuerza sobre la carga de prueba tiene un valor máximo.
- Tres
pequeñas esferas, cada una de masa 13,3 g, están
suspendidas desde un punto en común mediante hilos de seda, cada
uno de longitud 1,17 m. Las esferas, que son idénticas y portan
la misma carga, cuelgan en la esquinas de un triángulo
equilatero de dimensión característica 15,3 cm. Encuentre
la carga de cada esfera.
- Encuentre el
campo eléctrico en un punto cualquiera sobre el eje
perpendicular que pasa por el centro de una anillo uniformemente
cargado y de radio R: a) Usando la Ley de Coulomb; b) Usando el
método del potencial eléctrico.
- Encuentre el
campo
eléctrico en un punto cualquiera sobre el eje perpendicular que
pasa
por el centro de una disco uniformemente cargado y de radio R: a)
Usando la Ley de Coulomb; b) Usando el método del potencial
eléctrico.
- Encuentre el
campo eléctrico a cualquier distancia del centro de una esfera
maciza de radio R y uniformemente cargada.
- Encuentre el
campo eléctrico a una distancia R perpendicular a una
línea infinita uniformemente cargada.
- Encuentre el
campo eléctrico a una distancia R perpendicular a un plano
infinito uniformemente cargado.
- A través
de dos esferas conductoras conectadas por un alambre muy delgado,
explique la descarga Corona o el principio del pararayos.
- Escoja un
método y calcule el campo eléctrico a una distancia R del
centro de un segmento muy delgado de longitud L y uniformemente
cargado. Si no puede resolver la integral considere al menos un caso
particular (por ejemplo, a una distancia R del centro y perpendicular
al segmento; o a una distancia R-L de uno de los extremos del segmento).
- Encuentre las
expresiones para el torque y la energía potencial
eléctrica de un dipolo eléctrico en un campo
eléctrico externo.
- Un alambre
metálico de masa m desliza sin fricción sobre dos rieles
separados una distancia d. Entre los rieles hay un campo
magnético uniforme vertical (hacia arriba). Una corriente i
fluye desde un generador a los largo de un riel, pasa por el alambre y
regresa por el otro riel. Encuentre la velocidad del alambre como
función del tiempo, suponiendo que en t=0 estaba en reposo.
- Dos lazos
circulares concéntricos, de radios 20 y 30 cm, en el plano xy
cada uno porta una corriente de 7 A en el sentido horario; a) Encuentre
el momento dipolar magnético neto del sistema; b) Encuentre la
respuesta ahora invirtiendo el sentido de la corriente para el lazo de
mayor radio.
- Encuentre el
campo magnético a una distancia R perpendicular a una
línea infinita que porta una corriente uniforme.
- Encuentre el
campo magnético en un punto cualquiera sobre el eje
perpendicular que pasa por el centro de un anillo de radio de radio R
que porta una corriente uniforme i.
- Encuentre el
campo magnético en un punto interior cualquiera de un alambre
cilíndrico de radio R que porta una corriente i. La corriente i
se distribuye uniformemente sobre una sección transversal del
alambre.
- Una corriente
estacionaria se establece en una red cúbica de alambres
resistivos. Use argumentos de simetría para mostrar que el campo
magnético en el centro del cubo es cero.
- Un conductor
recto que porta una corriente i se bifurca en dos semicírculos.
¿Cuál es la intensidad del campo magnético en el
centro del lazo circular?
- Dos alambres muy
largos y paralelos están separados una distancia de 12,2 cm y
portan cada uno una corriente de 115 A. Un punto P se encuentra a la
misma distancia R (perpendicular a los alambres) y a su vez las dos
distancias Rs de P a los almabres son perpendiculares. Encuentre la
magnitud y dirección del campo magnético en el punto P,
con las corrientes: a) en el mismo sentido; b) en sentidos opuestos.
- Dos almabres
largos separados una distancia d portan corrientes igual y
antiparalelas i. a) Encuentre la intensidad del campo magnético
en el punto P, equidistante de los almabres; b) ¿ Cuál es
la dirección del campo magnético en el punto P?
- a) Un alambre
largo se tuerce para formar un rizo circular sin punto de contacto. El
radio de la sección circular es R. Determine la magnitud y
dirección del campo magnético en el centro de la
porción circular cuando pasa una corriente i. b) Se rota
la parte circular del alambre sin distorsión alrededor de su
diámetro perpendicular a la porción recta del almabre. El
momento magnético asociado con el lazo circular está
ahora en la dirección de la corriente de la parte recta del
alambre. Determine el campo magnético en el centro del sector
circular.
- Problema 35-44.
Halliday-Resnick-Krane, Cuarta edición, Volumen II, John Wiley
& Sons, Inc. (1992).
- Problema 35-45.
Op. Cit.
- El polo Norte de
un magneto se aleja de un aro de cobre. El magneto se mueve sobre el
eje que pasa perpendicularmente por el centro del aro. Dibuje el
sistema indicando el sentido de la corriente.
- Un alambre es
torcido en tres segmentos circularesde radio r=10,4 cm. Cada segmento
es un cuadrante de un círculo, ab yace in el
plano xy; bc en el yz; ca en el zx. a) Si un
campo magnético uniforme apunta en la dirección positiva
del eje x,
encuentre la fuerza electromotriz (f.e.m.) inducida en el alambre
cuando B aumenta con una rapidez de 3,32 mT/s. b) ¿Cuál
es la dirección de la f.e.m. en el segmento bc ?
Prof. W. Barreto
12.06.06