Capítulo 31: Ley de Faraday

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 67 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 67. Un alambre recto y largo lleva una corriente según la expresión I = Imáx sen (ωt + Φ) y yace en el plano de una bobina rectangular de N vueltas de alambre, según se observa en la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 66 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 66. Un alambre retorcido de 30.0 cm de largo se mantiene paralelo a un alambre largo que conduce 200 A que yace en el piso (figura P31.66) y a 80.0 cm por encima de éste. El alambre de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 65 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 65. Un betatrón es un dispositivo que acelera electrones a energías en el intervalo de MeV mediante inducción electromagnética. Los electrones en una cámara de vacío se mantienen en una órbita circular mediante un campo magnético perpendicular al…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 64 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 64. Problema de repaso. La barra de masa m de la figura P31.64 es desplazada horizontalmente sobre rieles paralelos y sin fricción mediante un hilo sin masa que pasa por encima de una polea ligera y sin fricción…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 63 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 63. El flujo magnético a través de un anillo metálico varía con el tiempo t según ΦB = 3(at3 – bt2) T * m2, con a = 2.00 s-3 y b = 6.00 s-2. La resistencia del anillo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 62 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 62. Una espira rectangular de dimensiones l y w se mueve con una velocidad constante v alejándose de un alambre largo que conduce una corriente I en el plano de la espira (figura P31.62), cuya resistencia total es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 61 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 61. Una varilla conductora de longitud l se mueve con una velocidad v en paralelo con un alambre largo que lleva una corriente estable I. El eje de la varilla se mantiene perpendicular al alambre, con el extremo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 60 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 60. Una rondana circular pequeña con un radio de 0.500 cm está sujeta directamente por debajo de un alambre largo recto que lleva una corriente de 10.0 A. La rondana está localizada 0.500 m por encima de una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 59 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 59. Una bobina rectangular de 60 vueltas, de dimensiones 0.100 m por 0.200 m y con una resistencia total de 10.0 Ω, gira con una rapidez angular de 30.0 rad/s sobre su eje y en una zona donde…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 58 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 58. La figura P31.58 muestra una bobina circular compacta con 220 vueltas y 12.0 cm de radio sumergido en un campo magnético uniforme paralelo al eje de la bobina. La rapidez de cambio del campo tiene la magnitud…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 57 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 57. En la figura P31.57, un campo magnético uniforme disminuye con una rapidez constante dB/dt = -K, donde K es una constante positiva. En él se coloca una espira circular de alambre de radio a con una resistencia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 56 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 56. Una varilla conductora se mueve con una velocidad constante v en una dirección perpendicular a un alambre largo y recto que lleva una corriente I, como se observa en la figura P31.56. Demuestre que la magnitud de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 55 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 55. En la figura P31.55, el eje de rodamiento de 1.50 m de largo es empujado a lo largo de los rieles con una rapidez constante v = 3.00 m/s. En los puntos a y b de los…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 54 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 54. Problema de repaso. Una partícula de masa 2.00 x 10-16 kg y con una carga de 30.0 nC es acelerada a partir del reposo por un campo eléctrico muy intenso, y es disparada desde una fuente pequeña…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 53 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 53. El plano de una espira cuadrada de alambre con a = 0.200 m de lado es perpendicular al campo magnético de la Tierra en un punto donde B = 15.0 μT, como se observa en la figura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 52 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 52. Con frecuencia los valores de campo magnético se determinan con el uso de un dispositivo conocido como bobina exploradora. Esta técnica depende de la medición de la carga total que pasa a través de una bobina en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 51 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 51. Suponga que, con el fin de fabricar una bobina, enrolla alambre en el cartón de soporte de un rollo de cinta de celofán. Describa cómo podrá utilizar un imán de barra para producir un voltaje inducido en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 50 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 50. Una barra de masa m, longitud d y resistencia R se desliza sin fricción en un plano horizontal sobre rieles paralelos, como los que se muestran en la figura P31.50. Entre los rieles está conectada una batería…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 49 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 49. Una varilla conductora de longitud l = 35.0 cm está libre para deslizarse sobre dos barras paralelas conductoras, como se muestra en la figura P31.49. Dos resistores, R1 = 2.00 Ω y R2 = 5.00 Ω, están…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 48 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 48. Dos solenoides infinitamente largos (ilustrados de manera transversal) pasan a través de un circuito, como se muestra en la figura P31.48. La magnitud de B en el interior de cada uno de los solenoides es la misma…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 47 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 47. La figura P31.47 es una gráfica de la fem inducida en función del tiempo para una bobina de N vueltas que gira con una rapidez angular ω en un campo magnético uniforme con dirección perpendicular al eje…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 46 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 46. En los procesos médicos como la visualización mediante resonancia magnética, o IRM, se usan campos magnéticos intensos. Un técnico que usa un brazalete de latón que encierra un área de 0.005 00 m2 coloca su mano en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 45 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 45. Ante una cuerda de guitarra de acero que vibra (figura 31.5a), la componente del campo magnético perpendicular al área de una bobina captora cercana se conoce por La bobina captora circular tiene 30 vueltas y un radio…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 44 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 44. Considere el aparato que se muestra en la figura P31.44, en el que una barra conductora se puede mover a lo largo de dos rieles conectados a una lámpara. Todo el sistema está sumergido en un campo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 43 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 43. Una espira rectangular conductora de masa M, resistencia R y dimensiones w por l cae desde el reposo en un campo magnético B, como se ilustra en la figura P31.43. Durante el intervalo de tiempo que transcurre…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 42 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 42. Un horno de inducción aplica inducción electromagnética para producir corrientes de eddy en un conductor, lo que eleva la temperatura del conductor. La unidades comerciales funcionan con frecuencias que varían de 60 Hz a aproximadamente 1 MHz…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 41 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 41. La figura P31.41 representa un freno electromagnético que utiliza corrientes de eddy. El electroimán cuelga de un carro de ferrocarril cerca de uno de los rieles. Para frenar el carro, se envía una corriente considerable a través…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 40 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 40. La espira giratoria cuadrada de un generador de CA tiene 10.0 cm por lado. Se hace girar a 60.0 Hz en un campo uniforme de 0.800 T. Calcule a) el flujo a través de ella como una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 39 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 39. Un motor con un funcionamiento normal lleva una corriente directa de 0.850 A cuando está conectado a una alimentación de energía de 120 V. La resistencia de los embobinados del motor es de 11.8 Ω. Mientras funciona…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 38 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 38. A un imán de barra se le hace girar con una rapidez angular constante ω alrededor de un eje, como se muestra en la figura P31.38. El imán está rodeado por una espira conductora rectangular plana e…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 37 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 37. Un solenoide largo, con su eje a lo largo del eje x, está formado por 200 vueltas por cada metro de alambre y tiene una corriente estable de 15.0 A. Se forma una espira al enrollar 30…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 36 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 36. En un alternador de automóvil de 250 vueltas, el flujo magnético de cada vuelta es de ΦB = (2.50 x 10-4Wb) cos ωt, donde ω es la rapidez angular del alternador. Este último está acoplado para girar…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 35 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 35. Una bobina con un área de 0.100 m2 gira a 60.0 rev/s con su eje de rotación perpendicular a un campo magnético de 0.200 T. a) Si la bobina tiene 1000 vueltas, ¿cuál es la fem máxima…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 34 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 34. Un solenoide largo con 1000 vueltas por cada metro y un radio de 2.00 cm lleva una corriente oscilatoria determinada por I = (5.00 A) sen (100 πt). ¿Cuál es el campo eléctrico inducido en el radio…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 33 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 33. Un campo magnético dirigido hacia el interior de la página cambia con el transcurso del tiempo según la expresión B = (0.030 0t2 + 1.40)T, donde t está en segundos. El campo tiene una sección transversal circular…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 32 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 32. Para la situación que se muestra en la figura P31.32, el campo magnético cambia con el tiempo según la expresión B = (2.00t3 – 4.00t2 + 0.800)T, y r2 = 2R = 5.00 cm. a) Calcule la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 31 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 31. Dos rieles paralelos de resistencia despreciable tienen una separación de 10.0 cm y están interconectados mediante un resistor de 5.00 Ω. El circuito también contiene dos varillas metálicas con resistencias de 10.0 Ω y de 15.0 Ω…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 30 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 30. En la figura P31.30, el imán de barra se mueve hacia la espira. ¿El valor Va – Vb es positivo, negativo o cero? Explique su razonamiento. Solución:         CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 29 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 29. Una bobina rectangular con una resistencia R tiene N vueltas, longitud L y ancho w, como se observa en la figura P31.29. La bobina se mueve hacia un campo magnético uniforme B con una velocidad constante v.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 28 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 28. Utilice la ley de Lenz para responder las siguientes preguntas relativas a la dirección de las corrientes inducidas. a) ¿Cuál es la dirección de la corriente inducida en el resistor R de la figura P31.28a cuando el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 27 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 27. Un helicóptero tiene aspas de 3.00 m de longitud que se extienden desde un eje central y giran a 2.00 rev/s. Si el componente vertical del campo magnético de la Tierra es de 50.0 μT, ¿cuál es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 26 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 26. Problema de repaso. Para reencordar su guitarra acústica un estudiante une una simple cuerda metálica flexible con una densidad lineal de 3.00 x 10-3 kg/m entre dos puntos fijos a 64.0 cm de distancia aplicando una tensión…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 25 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 25. El generador homopolar, también conocido como disco de Faraday, es un generador eléctrico de bajo voltaje y de corriente elevada. Está formado por un disco conductor giratorio con una escobilla inmóvil (un contacto eléctrico deslizante) sobre su…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 24 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 24. Una varilla conductora de longitud l se mueve sobre dos rieles horizontales libres de fricción, como se observa en la figura P31.22. Si una fuerza constante de 1.00 N mueve la barra a 2.00 m/s a través…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 23 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 23. La figura P31.22 muestra una vista superior de una barra que puede deslizarse sin fricción. El resistor es de 6.00 Ω y un campo magnético de 2.50 T está dirigido perpendicularmente hacia abajo hacia el interior del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 22 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 22. Considere el arreglo que se muestra en la figura P31.22. Suponga que R = 6.00 Ω, l = 1.20 m y un campo magnético uniforme de 2.50 T dirigido hacia el interior de la página. ¿Con qué…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 21 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 21. Un avión pequeño, con una envergadura de 14.0 m, vuela hacia el norte con una rapidez de 70.0 m/s sobre una región donde la componente vertical del campo magnético de la Tierra es 1.20 μT hacia abajo.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 20 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 20. Un automóvil tiene una antena de radio vertical de 1.20 m de alto. El automóvil viaja a 65.0 km/h en una carretera horizontal donde el campo magnético de la Tierra es de 50.0 μT dirigido hacia el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 19 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 19. Un tramo de alambre aislado se dobla para formar un ocho, como se muestra en la figura P31.19. El radio del círculo superior es de 5.00 cm y el inferior de 9.00 cm. El alambre tiene una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 18 CAPÍTULO 31 FÍSICA SERWAY 18. Un toroide de sección transversal rectangular (a = 2.00 cm por b = 3.00 cm) y de radio interno R = 4.00 cm está formado por 500 vueltas de alambre que conducen una corriente senoidal I =…