Electromagnetismo: Preguntas Resueltas y Conceptos Clave

Teoría del Electromagnetismo

Preguntas y Respuestas Razonadas

1. ¿Es posible que una carga eléctrica se mueva en un campo magnético uniforme sin que actúe ninguna fuerza sobre ella?

   Sí, si la dirección de la velocidad es paralela a la dirección del campo.

2. ¿Es posible que una carga eléctrica se mueva en un campo magnético uniforme sin que varíe su energía cinética?

   Sí, si la velocidad es perpendicular al campo.

3. Una partícula cargada penetra en un campo eléctrico uniforme con una velocidad perpendicular al campo.

   1. Describe la trayectoria seguida por la partícula y explica cómo cambia su energía.

      Dependiendo de la carga de la partícula, esta se alejará o acercará al origen del campo, y su energía cinética aumentará o disminuirá.

   2. Repita el apartado anterior para un campo magnético.

      Al penetrar en un campo magnético, la partícula se moverá en un movimiento circular uniforme en un plano perpendicular al plano que forman los vectores de la velocidad y el campo, por lo que la energía cinética se conservará.

4. Un electrón incide en un campo magnético perpendicular a su velocidad.

   1. Determine la intensidad del campo magnético necesaria para que el periodo de su movimiento sea 10^-6 s.

      B = 3.573 x 10^-5 T

   2. Razone cómo cambiaría el resultado si la partícula incidente fuera un protón.

      Si la partícula incidente fuera un protón, giraría en el sentido contrario y tendría un radio de giro mayor al tener una masa mayor.

5. Una partícula con carga q y velocidad v penetra en un campo magnético perpendicular a la dirección del movimiento.

   1. Analice el trabajo realizado por la fuerza magnética y la variación de la energía cinética de la partícula.

      El trabajo será 0 porque la fuerza es perpendicular a la velocidad, y la energía cinética se conservará ya que la partícula queda haciendo un movimiento circular uniforme.

   2. Repita el apartado anterior en el caso de que la partícula se mueva en dirección paralela al campo y explique las diferencias entre ambos.

      El trabajo será 0 porque no actúa sobre la partícula ninguna fuerza, y la energía cinética se conservará por lo mismo. La diferencia es que ahora la partícula sigue su trayectoria y no realiza un movimiento circular uniforme.

6. Un haz de electrones penetra en una zona del espacio en la que existen un campo eléctrico y otro magnético.

   1. Si el haz de electrones no se desvía, ¿se puede afirmar que tanto el campo eléctrico como el magnético son nulos? Razone la respuesta.

      Si no se desvía, significa que el campo eléctrico tiene el mismo módulo y dirección que el producto vectorial de la velocidad y el campo magnético, pero sentido contrario.

7. Un haz de electrones atraviesa una región del espacio sin desviarse, ¿se puede afirmar que en esa región no hay campo magnético? De existir, ¿cómo tiene que ser?

   Existe un campo magnético, pero su dirección es la misma que la del haz de electrones, por lo que la fuerza que actúa sobre este es 0.

8. En una región existe un campo magnético uniforme dirigido verticalmente hacia abajo. Se disparan dos protones horizontalmente... describa sus movimientos.

   Los dos protones describirán una trayectoria circular uniforme en el mismo plano (perpendicular al que forman los dos vectores), pero de sentido contrario.

9. Sobre un electrón que se mueve con velocidad v, actúa un campo magnético B en dirección normal a su velocidad.

   1. Razone por qué la trayectoria que sigue es circular y haga un esquema que muestre el sentido de giro del electrón.

      La trayectoria es circular porque la fuerza es perpendicular al desplazamiento y tiene una aceleración tangencial nula.

   2. Deduzca la expresión del radio de la trayectoria.

      qvB = mv²/r; R = mv/|q|B ; F = 2πm/|q|B