Universidad de los Andes
Facultad de Ciencias
Departamento de Física

Problemario 4 de Física 21: Electricidad y Magnetismo

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. Encuentre el campo eléctrico a cualquier distancia del centro de una esfera maciza de radio R y uniformemente cargada.
  6. Encuentre el campo eléctrico a una distancia R perpendicular a una línea infinita uniformemente cargada.
  7. Encuentre el campo eléctrico a una distancia R perpendicular a un plano infinito uniformemente cargado.
  8. A través de dos esferas conductoras conectadas por un alambre muy delgado, explique la descarga Corona o el principio del pararayos.
  9. 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).
  10. Encuentre las expresiones para el torque y la energía potencial eléctrica de un dipolo eléctrico en un campo eléctrico externo.
  11. 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.
  12. 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.
  13. Encuentre el campo magnético a una distancia R perpendicular a una línea infinita que porta una corriente uniforme.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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?
  18. 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.
  19. 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?
  20. 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.
  21. Problema 35-44. Halliday-Resnick-Krane, Cuarta edición, Volumen II, John Wiley & Sons, Inc. (1992).
  22. Problema 35-45. Op. Cit.
  23. 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.
  24. 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