Electricidad y Magnetismo

Evidencia de Producto 1 Problemario de Fuerza Electromotriz

1. Una espira plana de alambre formada por una sola vuelta de 8.00 cm2 de área de sección transversal es perpendicular a un campo magnético que aumenta uniformemente de magnitud de 0.5 T a 2.5 T en 1.0 s. ¿Cuál es la corriente inducida resultante si la espira tiene una resistencia de 2 ?

2. Una bobina circular de 30 vueltas con un radio de 4.00 cm y una resistencia de 1 se coloca en un campo magnético con dirección perpendicular al plano de la bobina. La magnitud del campo magnético varía con el tiempo de acuerdo con la expresión B = 0.010t + 0.040t2, donde t se mide en segundos y B en Teslas. Calcule la fem inducida en la bobina en t = 5.00 s.

3. Una bobina formada por 50 vueltas de alambre en forma de cuadrado se coloca en un campo magnético de forma que la normal al plano de la bobina forme un ángulo de 30 con dirección al campo. Cuando el campo magnético aumenta de manera uniforme de 200 T a 600 T en 0.400 s, se induce en la bobina una fem de 80.0 mV. ¿Cuál es la longitud total del alambre?

4. Un helicóptero tiene aspas de 3.00 m de longitud que se extiende desde un eje central y giran a 2 rev/s. Si el componente vertical del campo magnético de la Tierra es de 50 T, ¿Cuál es la fem inducida entre la punta del aspa y el eje central?

5. Una bobina con un área de 0.1 m2 gira a 60 rev/s con su eje de rotación perpendicular en un campo magnético de 0.2 T. a) Si la bobina tiene 1000 vueltas, ¿cuál es la fem máxima generada en la misma?, b) ¿Cuál es la orientación de la bobina en relación con el campo magnético cuando se presenta la fem máxima inducida?

6. En un alternador de automóvil de 250 vueltas, el flujo magnético de cada vuelta es de 2.5 X 10-4 Wb cos(t). Donde es la rapidez angular del alternador. Este último está acoplado para girar 3 veces el número de revoluciones del motor. Cuando éste funciona con una rapidez angular de 1000 rev/min, determine a) la fem inducida en el alternador como una función del tiempo y b) la fem máxima en el alternador.

7. A un imán de barra se le hace girar con una rapidez angular constante de alrededor de un eje, como se muestra en la figura 1. El imán está rodeado por una espira conductora rectangular plana e inmóvil, y en t = 0 el imán está orientado según se aprecia. Dibuje una gráfica cualitativa de la corriente

inducida en la espira como una función del tiempo, con las corrientes en dirección contraria a las manecillas del reloj como positivas y las corrientes en el sentido opuesto como negativas.

Fig. 1

8. 4 Una bobina rectangular de 50 vueltas, de dimensiones de 0.100 por 0.200 m y con una resistencia total de 10 , gira con una rapidez angular de 30 rad/s sobre su eje y en una zona en donde el campo magnético de 1.00 T está dirigido a lo largo del eje x. La rotación se inicia de forma que el plano de la bobina es perpendicular a la dirección de B cuando t = 0. Calcule a)la fem inducida máxima en la bobina y b) la fem inducida en el momento t = 0.050 s.

9. La figura 2 es una gráfica de la fem inducida en función del tiempo para una bobina de N vueltas que gira con una rapidez angular con un campo magnético uniforme con dirección perpendicular al eje de rotación de la bobina. ¿Qué pasaría si, a) se duplica el número de vueltas en la bobina?, b) se duplica la rapidez angular?, c) se duplica la rapidez angular y al mismo tiempo se reduce a la mitad el número de vueltas?.

Fig. 2

10. En un generador de C.A., una bobina de N vueltas de alambre gira en un campo magnético. Entre las opciones que siguen, ¿Cuál es la que no causa un incremento en la fem producida en la bobina? a) Reemplazando el alambre de la bobina por uno de menor resistencia, b) Haciendo que la bobina gire con mayor rapidez, c) incrementando el campo magnético, o d) incrementando el número de vueltas de alambre de la bobina.