Ejercicios de Física: Cálculo de Campos Eléctricos y Magnéticos

Septiembre 2006

Dos cargas puntuales iguales q = 1 µC están situadas en los puntos A(5, 0) y B(-5, 0). Calcular: a) El campo eléctrico en los puntos C(8, 0) y D(0, 4). b) La energía para trasladar una carga de -1 µC desde C a D. (Datos: 1 µC = 10^-6 C, K = 9×10⁹ N·m²/C². Las coordenadas en metros)

- Dos hilos conductores rectos muy largos y paralelos (A y B) con corrientes I_A = 5 A e I_B = 3 A en el mismo sentido están separados 0,2 m; calcula: a) El campo magnético en el punto medio entre los dos conductores (D). b) La fuerza ejercida sobre un tercer conductor C paralelo a los anteriores, de 0,5 m y con I_C = 2 A y que pasa por D. (Dato: µ₀ = 4 π 10^-7 S.I.)

Junio 2007

- Una bobina cuadrada y plana (S = 25 cm²) construida con 5 espiras está en el plano XY; a) Enuncia la ley de Faraday-Lenz. b) Calcula la f.e.m. media inducida si se aplica un campo magnético en dirección del eje Z, que varía de 0,5 T a 0,2 T en 0,1 s. c) Calcula la f.e.m. media inducida si el campo permanece constante (0,5 T) y la bobina gira hasta colocarse en el plano XZ en 0,1 s.

Tres cargas puntuales de 2 µC se sitúan respectivamente en A(0, 0), B(1, 0) y C(1/2, √3/2). Calcula: a) El campo eléctrico en los puntos D(1/2, 0) y F(1/2, 1/(2√3)). b) El trabajo para trasladar una carga q' = 1 µC de D a F. c) Con este trabajo, ¿aumenta o disminuye la energía electrostática del sistema? (Las coordenadas en metros, K = 9·10⁹ N·m²C^-2; 1 µC = 10^-6 C).

Septiembre 2007

Dadas tres cargas puntuales q₁ = 10^-3 µC en (-8, 0) m, q₂ = –10^-3 µC en (8, 0) m y q₃ = 2·10^-3 µC en (0, 8) m. Calcula: a) El campo y el potencial eléctricos en (0, 0). b) La energía electrostática. c) Justifica que el campo electrostático es conservativo. (Datos: 1 µC = 10^-6 C; K = 9·10⁹ N·m²·C^-2)

Una partícula con carga 0,5·10^-9 C se mueve con v = 4·10⁶ j m/s y entra en una zona en donde existe un campo magnético B = 0,5 i T: a) ¿Qué campo eléctrico E hay que aplicar para que la carga no sufra ninguna desviación? b) En ausencia de campo eléctrico calcula la masa si el radio de la órbita es 10^-7 m. c) Razona si la fuerza magnética realiza algún trabajo sobre la carga cuando esta describe una órbita circular.

Junio 2008

En dos de los vértices de un triángulo equilátero de 2 cm de lado se sitúan dos cargas puntuales de +10 µC cada una. Calcula: a) El campo eléctrico en el tercer vértice. b) El trabajo para llevar una carga de 5 µC desde el tercer vértice hasta el punto medio del lado opuesto. c) Justifica por qué no necesitas conocer la trayectoria en el apartado anterior. (Datos: K = 9·10⁹ N·m²·C^-2; 1 µC = 10^-6 C)

Un electrón es acelerado por una diferencia de potencial de 1000 V, entra en un campo magnético B perpendicular a su trayectoria, y describe una órbita circular en T = 2×10^-11 s. Calcula: a) La velocidad del electrón. b) El campo magnético. c) ¿Qué dirección debe tener un campo eléctrico E que aplicado junto con B permita que la trayectoria sea rectilínea? (Datos: q_e = –1,6×10^-19 C; m_e = 9,1×10^-31 kg)

Septiembre 2008

Si una carga de 1 µC se mueve entre dos puntos de la superficie de un conductor separados 1 m (cargado y en equilibrio electrostático), ¿cuál es la variación de energía potencial que experimenta esta carga?: A) 9 kJ. B) Depende del potencial del conductor. C) Cero. (K = 9·10⁹ N·m²·C^-2; 1 µC = 10^-6 C)

Un hilo recto y conductor de longitud l y corriente I, situado en un campo magnético B, sufre una fuerza de módulo I·l·B: A) Si I y B son paralelos y del mismo sentido. B) Si I y B son paralelos y de sentido contrario. C) Si I y B son perpendiculares.

Junio 2009

Duas cargas eléctricas de 3 mC están situadas en A(4, 0) e B(-4, 0) (en metros). Calcula: a) El campo eléctrico en C(0, 5) y en D(0, 0). b) El potencial eléctrico en los mismos puntos C y D. c) El trabajo para trasladar q' = -1 mC desde C a D. (Datos: K = 9×10⁹ N·m²·C^-2; 1 mC = 10^-3 C)

Dos conductores rectos, paralelos y largos están situados en el plano XY y paralelos al eje Y. Uno pasa por el punto (10, 0) cm y el otro por (20, 0) cm. Ambos conducen corrientes eléctricas de 5 A en el sentido positivo del eje Y. a) Explica la expresión utilizada para el cálculo del vector campo magnético creado por un largo conductor rectilíneo con corriente I. b) Calcula el campo magnético en el punto (30, 0) cm. c) Calcula el campo magnético en el punto (15, 0) cm. (Dato: μ₀ = 4 π 10^-7 (S.I.))