Capítulo 29: Campos magnéticos

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 65 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 65. a) Demuestre que un dipolo magnético en un campo magnético uniforme, desplazado de su orientación de equilibrio y liberado, puede oscilar como un péndulo de torsión en movimiento armónico simple. ¿Esta afirmación es cierta para todos los…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 64 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 64. En el modelo de 1913 de Niels Bohr del átomo de hidrógeno, el único electrón está en una órbita circular de 5.29 X 10-11 m de radio y su rapidez es 2.19 X 106 m/s. a) ¿Cuál…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 63 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 63. Como se puede observar en la figura P29.63, una partícula de masa m con una carga positiva q está en movimiento inicial a una velocidad vj. Entra en el origen de las coordenadas en una región entre…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 62 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 62. La tabla P29.62 muestra mediciones del voltaje Hall y del campo magnético correspondiente de una sonda que se utiliza para medir campos magnéticos. a) Trace estos datos y deduzca una relación entre las dos variables. b) Si…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 61 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 61. Un cirujano de corazón vigila mediante un monitor la cantidad de sangre que circula por una arteria utilizando un medidor de flujo electromagnético (figura P29.61). Los electrodos A y B están en contacto con la superficie exterior…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 60 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 60. Un protón que se mueve en el plano de la página tiene una energía cinética de 6.00 MeV. Un campo magnético de magnitud B = 1.00 T está orientado hacia el interior de la página. El protón…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 59 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 59. Considere un electrón que se encuentra en la órbita de un protón y que se conserva en una trayectoria circular fi ja de radio R = 5.29 X 10-11 m, debido a la fuerza de Coulomb. Si…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 58 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 58. Un campo magnético uniforme de magnitud 0.150 T está dirigido a lo largo del eje positivo de x. Un positrón, que se mueve a 5.00 X 106 m/s, entra en el campo siguiendo una dirección que forma…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 57 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 57. Un ciclotrón es utilizado ocasionalmente para determinar fechas por el método de carbono, como se describe en el capítulo 44. Del material cuya antigüedad se desea conocer, se obtienen iones de carbono-14 y de carbono-12, mismos que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 56 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 56. Un varilla metálica con una masa por unidad de longitud λ transporta una corriente I. La varilla cuelga de dos alambres verticales en un campo magnético vertical uniforme, como se muestra en la figura P29.56. Los alambres…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 55 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 55. Una esfera no conductora tiene una masa de 80.0 g y un radio de 20.0 cm. A su alrededor se enrolla apretadamente una bobina plana y compacta de alambre con 5 vueltas, donde cada vuelta es concéntrica…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 54 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 54. Una mezcladora eléctrica manual contiene un motor eléctrico. Represente el motor como una bobina circular, compacta y plana que lleva corriente eléctrica en una región donde existe un campo magnético producido por un imán permanente externo. Sólo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 53 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 53. El circuito de la figura P29.53 está formado de alambres en su parte superior e inferior y de resortes metálicos idénticos en los lados derecho e izquierdo. La porción superior del circuito está fija. El alambre inferior…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 52 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 52. Un protón está en reposo en el plano vertical frontera de una región que contiene un campo magnético uniforme y vertical B. Una partícula alfa moviéndose horizontalmente choca de frente de forma elástica con el protón. Inmediatamente…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 51 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 51. Un alambre de densidad lineal de masa igual a 1.00 g/cm se coloca sobre una superficie horizontal que tiene un coeficiente de fricción cinética de 0.200. El alambre conduce una corriente de 1.50 A hacia el este…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 50 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 50. Un protón, que tiene un velocidad inicial de 20.01i Mm/s entra a un campo magnético uniforme de 0.300 T de magnitud, con una dirección perpendicular a la velocidad del protón. Deja la región llena de campo con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 49 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 49. Una carga positiva q = 3.20 X 10-19 C se mueve con una velocidad v = (2i + 3j – k) m/s a través de una región donde existen a la vez un campo magnético uniforme y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 48 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 48. Un protón en movimiento en la dirección positiva de x con una velocidad v = vi i experimenta una fuerza magnética F =Fi j en la dirección positiva de y. Explique lo que se puede o no…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 47 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 47. Protones con una energía cinética de 5.0 MeV se mueven en la dirección positiva de x y entran en un campo magnético B=0.0500k T dirigido hacia fuera del plano de la página que se extiende desde x…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 46 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 46. Una varilla de metal de 0.200 kg que conduce una corriente de 10.0 A se desliza sobre dos rieles horizontales que están separados 0.500 m. ¿Qué campo magnético vertical se requiere para mantener en movimiento la varilla…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 45 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 45. Suponga que en el plano del ecuador magnético de la Tierra, el campo del planeta es uniforme con el valor 25.0 μT al norte, perpendicular a este plano, en todas partes dentro de un radio de 100…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 44 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 44. La figura 29.10 muestra una partícula con carga que viaja en un campo magnético no uniforme que forma una botella magnética. a) Explique por qué la partícula con carga positiva en la figura se debe mover en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 43 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 43. Los sistemas de circulación extracorpórea y las máquinas de diálisis emplean bombas sanguíneas. Un bomba mecánica puede destruir células sanguíneas. La fi gura P29.43 representa una bomba electromagnética. La sangre se confina en un tubo eléctricamente aislador,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 42 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 42. Una sonda para el efecto Hall funciona con una corriente de 120 mA. Cuando la sonda se coloca en un campo magnético uniforme de magnitud 0.080 0 T, produce un voltaje Hall con un valor de 0.700…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 41 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 41. En un experimento concebido para medir el campo magnético de la Tierra utilizando el efecto Hall, se coloca una barra de cobre de 0.500 cm de espesor en dirección este-oeste. Si una corriente de 8.00 A en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 40 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 40.  El rotor en un determinado motor eléctrico es una bobina rectangular plana de 80 vueltas de alambre y de dimensiones 2.50 cm X 4.00 cm. El rotor gira en un campo magnético de 0.800 T. Cuando el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 39 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 39.  Un alambre de 1.50 cm de largo conduce una corriente de 30.0 mA cuando se conecta a una batería. Todo el alambre se puede arreglar como un solo espira con la forma de un círculo, un cuadrado…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 38 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 38.  Un alambre se dobla formando un círculo de diámetro de 10.0 cm y se coloca en un campo magnético de 3.00 mT. El alambre conduce una corriente de 5.00 A. Determine a) el momento de torsión máximo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 37 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 37. La aguja de una brújula magnética tiene un momento magnético igual a 9.70 mAm2. En su ubicación, el campo magnético de la Tierra tiene un valor de 55.0 μT hacia el norte a 48.0° por debajo de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 36 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 36. Una espira de corriente con un momento dipolar magnético μ se coloca en un campo magnético uniforme B, formando su momento un ángulo u con el campo. Escogiendo arbitrariamente U = 0 para θ = 90°, demuestre…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 35 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 35. Una bobina rectangular está constituida por N = 100 vueltas muy apretadas y tiene como dimensiones a = 0.400 m y  b = 0.300 m. La bobina se articula a lo largo del eje y, y su…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 34 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 34.  Se mantiene una corriente de 17.0 mA en solo una espira circular de 2.00 m de circunferencia. Un campo magnético de 0.800 T se dirige en paralelo al plano de la espira. a) Calcule el momento magnético…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 33 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 33.  Suponga que en Atlanta, Georgia, el campo magnético de la Tierra tiene un valor de 52.0 mT hacia el norte a 60.0° por debajo de la horizontal. En un anuncio de neón un tubo conduce una corriente…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 32 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 32.  En la figura P29.32, el cubo tiene aristas de 40.0 cm. Cuatro segmentos rectos de alambre, ab, bc, cd y da forman una espira cerrada que conduce una corriente I = 5.00 A en la dirección que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 31 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 31. Un campo magnético no uniforme ejerce una fuerza neta sobre un dipolo magnético. Por debajo de un anillo conductor horizontal de radio r que conduce una corriente I se coloca un poderoso imán, como se muestra en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 30 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 30.  Una varilla de masa m y de radio R descansa sobre dos rieles paralelos (figura P29.29) que están separados por una distancia d y que tienen una longitud L. La varilla conduce una corriente I en la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 29 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 29. Una varilla con 0.720 kg de masa y un radio de 6.00 cm descansa sobre dos rieles paralelos (figura P29.29) que están separados por un valor d = 12.0 cm y tiene una longitud L = 45.0…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 28 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 28. Imagine que un alambre, con densidad de masa lineal de 2.40 g/m, rodea a la Tierra en su ecuador magnético, donde el campo se modela con el valor uniforme de 28.0 μT horizontalmente al norte. ¿Qué magnitud…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 27 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 27. Un alambre de 2.80 m de longitud conduce una corriente de 5.00 A en una región donde un campo magnético uniforme tiene una magnitud de 0.390 T. Calcule la magnitud de la fuerza magnética que se ejerce…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 26 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 26. Un alambre transporta una corriente estable de 2.40 A. Un tramo recto del alambre tiene 0.750 m de largo y yace a lo largo del eje x dentro de un campo magnético uniforme, B = 1.60k T.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 25 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 25.  Un alambre de masa por unidad de longitud igual a 0.500 g/cm conduce una corriente de 2.00 A horizontalmente hacia el sur. ¿Cuáles son la dirección y la magnitud del campo magnético mínimo necesario para levantar este…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 24 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 24. En su “descubrimiento del electrón”, J.J. Thomson demostró que las mismas desviaciones de haz resultaban con tubos que tenían cátodos hechos de diferentes materiales y contenían varios gases antes de la evacuación. a) ¿Estas observaciones son importantes?…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 22 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 22.  Una partícula, en el ciclotrón que se muestra en la figura 29.15a, adquiere energía q V de una fuente de energía alternante cada vez que pasa de una de a la otra. El intervalo de tiempo para…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 21 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 21.  Un ciclotrón, concebido para acelerar protones, tiene un campo magnético de 0.450 T de magnitud en una región de radio 1.20m. ¿Qué valores tienen a) la frecuencia y b) la rapidez máxima adquirida por los protones? Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 20 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 20.  Un ciclotrón, concebido para acelerar protones, tiene un radio exterior de 0.350 m. Los protones son emitidos, prácticamente desde el reposo, por una fuente ubicada en el centro y son acelerados por una diferencia de potencial de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 19 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 19. Considere el espectrómetro de masas que se muestra esquemáticamente en la fi gura 29.13. La magnitud del campo eléctrico entre las placas del selector de velocidad es 2 500 V/m, y el campo magnético tanto en el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 18 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 18. Iones de uranio 238 con un sola carga se aceleran mediante una diferencia de potencial de 2.00 kV y entran en un campo magnético uniforme de 1.20 T dirigido perpendicularmente a sus velocidades. a) Determine el radio…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 17 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 17. Un selector de velocidad está constituido por los campos eléctrico y magnético que se describen mediante las expresiones E= Ek y B= Bj, siendo B = 15.0 mT. Determine el valor de E tal que un electrón…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 16 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 16. Suponga que la región a la derecha de cierto plano vertical contiene un campo magnético vertical de 1.00 mT de magnitud y el campo es cero en la región a la izquierda del plano. Un electrón, que…