Capítulo 30: Fuentes del campo magnético

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 67 CAPÍTULO 30 FÍSICA SERWAY 67. Un conductor cilíndrico largo de radio a tiene dos cavidades cilíndricas de diámetro a en toda su longitud, como se muestra en la figura P30.67. Se dirige una corriente I hacia afuera de la página y tiene…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 66 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 66. Una esfera de radio R tiene una densidad de carga volumétrica uniforme p. Determine el momento dipolar magnético de la esfera cuando gira como cuerpo rígido con una rapidez angular v alrededor de un eje que pasa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 65 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 65. Una esfera de radio R tiene una densidad de carga volumétrica uniforme p. Determine el campo magnético en el centro de la esfera cuando gira como objeto rígido con rapidez angular v alrededor de un eje que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 64 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 64. Un alambre que lleva una corriente I es doblado para formar una espira exponencial, r = eθ, desde θ= 0 hasta θ = 2p, como se sugiere en la figura P30.64. Para cerrar la espira, los extremos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 63 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 63. Un alambre se dobla en forma de un cuadrado con un costado de longitud L (figura P30.63). Demuestre que cuando la corriente en la espira es igual a I, el campo magnético en el punto P, a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 62 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 62. La fuerza sobre un dipolo magnético μ alineado con un campo magnético no uniforme en la dirección x está dada por Fx = |μ|dB/dx. Suponga que dos espiras planas de alambre tienen cada una un radio R y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 61 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 61. Un alambre recto, infinitamente largo, que lleva una corriente I1 se encuentra rodeado en forma parcial por una espira, como se muestra en la figura P30.61. La espira tiene una longitud L, un radio R y lleva…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 60 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 60. Se enrollan apretadamente 50 vueltas de alambre aislado de 0.100 cm de diámetro formando una espiral plana. La espiral llena un disco que está alrededor de un círculo con un radio de 5.00 cm y que se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 59 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 59. El capítulo muestra al inicio una fotografía de un cañón de riel. Se han sugerido los cañones de rieles para el lanzamiento de proyectiles hacia el espacio sin necesidad de cohetes químicos y para lanzar antimisiles tierra-aire.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 58 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 58. ¿Qué objetos experimentan una fuerza dentro de un campo eléctrico? En el capítulo 23 encuentra la respuesta: cualquier objeto con carga eléctrica, inmóvil o en movimiento, distinta de la que generó el campo. ¿Qué produce un campo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 57 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 57. Dos espiras circulares son paralelas, coaxiales, y están casi en contacto, con una separación de 1.00 mm (figura P30.57). Cada espira tiene 10.0 cm de radio. La espira superior conduce una corriente de 140 A en sentido…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 56 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 56. Puede usar el resultado del problema 33 para resolver este problema. Un capacitor de placas paralelas muy grandes lleva una carga en la placa superior con una carga uniforme por unidad de área + 𝜎 y -𝜎…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 55 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 55. Se ha visto que un solenoide largo produce un campo magnético uniforme dirigido a lo largo del eje de una región cilíndrica. Sin embargo, para producir un campo magnético uniforme dirigido paralelamente a un diámetro de una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 54 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 54. Dos bobinas de alambre idénticas, circulares y planas, tienen cada una 100 vueltas y un radio de 0.500 m. Las bobinas están organizadas como un juego de bobinas de Helmholtz (véase la figura P30.53), paralelas y separadas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 53 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 53. Dos bobinas circulares de radio R, cada una con N vueltas, son perpendiculares a un eje común. Los centros de las bobinas están separados una distancia R. Cada bobina lleva una corriente estable I en la misma…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 52 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 52. Un anillo no conductor de radio R está uniformemente cargado con una carga total positiva q. El anillo gira con una rapidez angular constante v alrededor de un eje que pasa por su centro, perpendicular al plano…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 51 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 51. Un anillo no conductor con un radio de 10.0 cm está uniformemente cargado con una carga total positiva de 10.0 μC. El anillo gira a una rapidez angular constante de 20.0 rad/s alrededor de un eje que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 50 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 50. Suponga que instala una brújula en el centro del tablero de un automóvil. Estime el orden de magnitud de aproximación del campo magnético en esta posición, generado por la corriente presente cuando enciende los faros. ¿Cómo se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 49 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 49. Una barra delgada de cobre de longitud L= 10.0 cm es soportada horizontalmente por dos contactos (no magnéticos). La barra lleva una corriente I1 =100 A en la dirección -x, como se muestra en la figura P30.49.…

  SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 48 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 48. La magnitud del campo magnético de la Tierra en cualquiera de sus polos es aproximadamente de 7.00 X 10-5 T. Suponga que el campo se va desvaneciendo, antes de su próxima inversión. Exploradores, marineros y políticos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 47 CAPÍTULO 30 FÍSICA SERWAY 47. Una tira de metal delgada y muy larga con un ancho w lleva a todo lo largo una corriente I, como se muestra en la figura P30.47. Determine el campo magnético en el punto P del diagrama.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 46 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 46. Una posición particular en la superficie de la Tierra se caracteriza por un valor de campo gravitacional, un valor de campo magnético y un valor de presión atmosférica. a) ¿Cuáles de estas cantidades son vectoriales y cuáles…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 45 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 45. El momento magnético de la Tierra es de aproximadamente 8.00 X 1022 A m2. a) Imagine que el campo magnético planetario tuviera como causa la magnetización completa de un enorme depósito de hierro. ¿Cuántos electrones no apareados…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 44 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 44. Una bobina circular de 5 vueltas y con un diámetro de 30.0 cm está orientada en un plano vertical con su eje perpendicular a la componente horizontal del campo magnético de la Tierra. Se coloca una brújula…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 43 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 43. En la saturación, cuando prácticamente todos los átomos tienen sus momentos magnéticos alineados, el campo magnético en una muestra de hierro puede ser de 2.00 T. Si cada electrón contribuye con un momento magnético de 9.27 X…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 42 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 42. Considere un campo magnético que sea uniforme en dirección en todas partes de cierto volumen. ¿Puede ser uniforme en magnitud?¿Debe ser uniforme en magnitud? Proporcione evidencia para sus respuestas. Solución: Solución:         CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 41 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 41. Un solenoide de 2.50 cm de diámetro y 30.0 cm de largo tiene 300 vueltas y transporta 12.0 A. a) Calcule el flujo a través de la superficie de un disco de radio de 5.00 cm colocado…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 40 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 40. Considere la superficie hemisférica cerrada de la figura P30.40. El hemisferio está en un campo magnético uniforme que forma un ángulo θ con la vertical. Calcule el flujo magnético a través de a) la superficie plana S1…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 39 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 39. Un cubo con aristas de longitud 2.50 cm se coloca como se muestra en la fi gura P30.39. En la región existe un campo magnético uniforme conocido por la expresión B= (5i + 4j + 3k)T. a)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 38 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 38. Un solenoide de 10.0 cm de diámetro y 75.0 cm de largo está hecho de alambre de cobre de 0.100 cm de diámetro, con aislamiento muy delgado. El alambre se enrolla en un tubo de cartón en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 37 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 37. Una espira cuadrada de una sola vuelta, con 2.00 cm por lado, transporta una corriente en dirección de las manecillas del reloj de 0.200 A. La espira está en el interior de un solenoide, con el plano…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 36 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 36. Considere un solenoide de longitud Ly de radio R, que contiene N vueltas apretadas y que transporta una corriente estable I. a) En función de estos parámetros, determine el campo magnético en un punto a lo largo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 35 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 35. ¿Qué corriente se requiere en los embobinados de un solenoide que tiene 1 000 vueltas distribuidas uniformemente en toda una longitud de 0.400 m, para producir en el centro del solenoide un campo magnético de magnitud 1.00…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 34 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 34. Se le proporciona cierto volumen de cobre a partir del cual elabora alambre de cobre. Para aislar el alambre puede tener tanto esmalte como quiera. Usted usará el alambre para fabricar un solenoide firmemente devanado de 20…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 33 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 33. Una hoja infinita de corriente que yace en el plano yz porta una corriente superficial con densidad lineal Js. La corriente es en la dirección y y Js representa la corriente por unidad de longitud medida a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 32 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 32. En la figura P30.32, ambas corrientes en los alambres infinitamente largos son de 8.00 A en la dirección x negativa. Los alambres están separados por la distancia 2a = 6.00 cm. a) Bosqueje el patrón de campo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 31 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 31. Un conductor cilíndrico largo de radio R lleva una corriente I, como se muestra en la fi gura P30.31. Sin embargo, la densidad de corriente J no es uniforme en toda la sección transversal del conductor, sino…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 30 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 30. El niobio se convierte en un superconductor cuando es enfriado por debajo de 9 K. Su superconductividad se destruye cuando el campo magnético superficial excede de 0.100 T. Determine la corriente máxima que pueda llevar un alambre…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 29 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 29. Considere una columna de corriente eléctrica que pasa a través de un plasma (gas ionizado). Los fi lamentos de corriente en el interior se atraen magnéticamente y se pueden apretar para crear una densidad de corriente muy…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 28 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 28. Las bobinas magnéticas de un reactor de fusión tokamak tienen forma toroidal con un radio interno de 0.700 m y un radio externo de 1.30 m. El toroide tiene 900 vueltas de alambre de gran diámetro, cada…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 27 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 27. Un paquete de 100 alambres rectos, largos y aislados, forma un cilindro de radio R= 0.500 cm. a) Si cada alambre conduce 2.00 A, ¿Cuál es la magnitud y dirección de la fuerza magnética por unidad de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 26 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 26. El campo magnético que está a 40.0 cm de un alambre largo y recto que lleva una corriente de 2.00 A es igual a 1.00 μT. a) ¿A qué distancia existe un valor de campo de 0.100…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 25 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 25. La figura P30.25 es la vista de la sección transversal de un cable coaxial. El conductor central está rodeado por una capa de hule, la cual está rodeada por un conductor exterior, que a su vez está…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 24 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 24. Un alambre largo y recto yace sobre una mesa horizontal y lleva una corriente de 1.20 μA. En el vacío, un protón se mueve paralelamente al alambre (en dirección opuesta a la corriente) con una rapidez constante…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 23 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 23. Cuatro conductores largos y paralelos transportan corrientes iguales de I= 5.00 A. La figura P30.23 muestra un extremo de los conductores. La dirección de la corriente es hacia la página en los puntos A y B (indicado…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 22 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 22. Dos conductores de cobre paralelos tienen cada uno 0.500 m de largo. Portan corrientes de 10.0 A en direcciones opuestas. a) Qué separación entre sus centros deben tener los conductores si se deben repeler mutuamente con una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 21 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 21. La unidad de flujo magnético recibe su nombre en honor de Wilhelm Weber. Una unidad de tamaño práctico de campo magnético recibe su nombre en honor de Johann Karl Friedrich Gauss. Ambos fueron científicos en Göttingen, Alemania.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 20 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 20. Tres alambres largos (alambre 1, alambre 2 y alambre 3) cuelgan en forma vertical. La distancia entre el alambre 1 y el 2 es de 20.0 cm. A la izquierda, el alambre 1 lleva una corriente hacia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 19 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 19. Dos alambres largos y paralelos se atraen entre sí con una fuerza por unidad de longitud igual a 320 μN/m cuando están separados una distancia vertical de 0.500 m. La corriente en el alambre superior es de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 18 CAPÍTULO 29 FÍSICA SERWAY 18. Dos conductores largos y paralelos separados 10 cm, transportan corrientes en una misma dirección. El primer alambre lleva una corriente I1 = 5.00 A y el segundo lleva una I2 = 8.00 A. a) ¿Cuál es la…