actividades electromagnetismo fisica 11

INSTITUCIÓN EDUCATIVA SUPÍA
ACTIVIDADES ELECTROMAGNETISMO FISICA 11.
Lic. Manuel Arenas Quiceno
DESARROLLO DE COMPETENCIAS
INTERPRETAR INFORMACIÓN
1. A partir de la forma en que se orienta la aguja de una brújula dentro de un campo
magnético explica por qué se puede concluir que el polo sur magnético de la Tierra se
encuentra cerca de su polo norte geográfico.
2. ¿Qué tienen en común el campo magnético producido por una bobina y el producido por
un imán recto?
4. Por cada una de las
espiras de la figura, dis
puestas muy cerca
de la otra, circula una
corriente eléctrica i.
Describe el comporta
miento de las espiras, si los alambres pueden
girar sobre los soportes.
5. En los conductores mostrados en la figura, circulan corrientes eléctricas en los
sentidos indicados. ¿En qué región los campos magnéticos generados por todas las
corrientes tienen el mismo sentido?
PLANTEAR HIPÓTESIS Y REGULARIDADES
9. ¿Por qué no es conveniente que la caja exterior de una brújula sea de hierro?
10. Se deja la punta de un clavo sobre el polo norte de un imán hasta conseguir que el
clavo se imante. ¿Cuál será la polaridad magnética de la punta de ese clavo?
11. ¿Por qué, al dejar un clip sobre un imán durante determinado
tiempo, dicho clip queda en capacidad de atraer a otros?
12. Se tienen dos barras idénticas de hierro, una de las cuales está imantada y la otra no.
¿Cómo podrías distinguir una de la otra sin utilizar otro material que no sean las
barras?
13. Un conductor por el que circula una corriente i bordea una placa rectangular que se
apoya en su parte media y puede girar, como muestra la figura. Si en el punto P se
coloca un pequeño objeto, ¿en qué dirección debe circular la corriente por el punto
Q para que la placa permanezca horizontal y en equilibrio?
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\ INTERPRETAR INFORMACIÓN
1. Explica por qué no es correcto afirmar que cuanto más intenso es un campo magnético,
mayor corriente eléctrica genera.
2. Un circuito formado por una espira circular de 5 cm de radio, se encuentra en el interior de
un campo magnético de 4 • 10~4 T y es perpendicular a él. Si en dos centésimas de segundo
el campo magnético disminuye a 10~4 T, calcula la fuerza electromotriz inducida.
3. ¿Cuál es la diferencia entre un motor eléctrico y un generador en términos de conversión
de energía?
ESTABLECER CONDICIONES
5. ¿En qué condiciones sería posible encender un bombillo utilizando sólo un cable y un
imán?
6. Un alternador industrial está provisto de una bobina de 5.000 espiras de 25 cm de radio.
La bobina gira a 60 revoluciones por segundo en el interior de un campo magnético de 1,5
T. ¿Qué variaciones se podrían hacer para duplicar la fuerza electromotriz?
7. Sabemos que es posible inducir corriente eléctrica en un circuito a partir del movimiento de
un imán. ¿Cuál es la fuente de energía en este caso?
Indica el sentido de la corriente que circula por la resistencia cuando el imán se acerca a la
bobina.
8. Un imán recto se coloca cerca de una bobina como muestra la figura.
9. Si en un transformador, el primario tiene el doble de vueltas que el secundario,
a) ¿Cómo es el voltaje generado en el secundario con respecto al voltaje del primario?
b) ¿Cómo es la corriente que circula por el secundario con respecto a la corriente que circula por el
primario?
PLANTEAR HIPÓTESIS Y REGULARIDADES
10. ¿Por qué no es aconsejable colocar los relojes de cuerda en las proximidades de un
imán?
11. Considera una espira circular conectada a un galvanómetro. Si un imán se hace rotar
como muestra la figura, ¿en qué casos se registra paso de corriente en el galvanómetro?
12. Explica por qué un transformador no funciona con corriente directa.
13. ¿Qué inconvenientes tendría que la corriente suministrada por un generador en la central
eléctrica fuera convertida a corriente directa en la misma central y de esta forma la
corriente se transportara hasta las ciudades?
14. Un electroimán se coloca cerca de una bobina como muestra la figura.
¿Cuál debe ser el sentido de la corriente en la resistencia conectada a la bobina si la fuerza
electromotriz de la fuente F se disminuye rápidamente?
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TEMA 1 - MAGNETISMO
• VERIFICA CONCEPTOS
Explica:
a) ¿Para qué sirve la regla de la mano derecha?
b) Si una carga eléctrica se mueve paralela a un campo magnético, ¿en qué dirección actúa la
fuerza sobre la carga?'
c) ¿Qué es y para qué sirve un solenoide?
d) ¿Cuál es la importancia de la cámara de niebla?
e) ¿Qué demostró Oersted con su famoso experimento?
ANALIZA Y RESUELVE
3. Una persona está utilizando una brújula para orientarse, pero cerca de ella hay un
conductor por el cual pasa una corriente eléctrica continua de gran intensidad. ¿Crees
que la brújula indicará a la persona la orientación correcta?, ¿por qué?
4. Un conductor de electricidad está insertado en una pared. Una persona desea saber si
existe corriente continua en el conductor. ¿Cómo logra la persona averiguarlo?
(Sugerencia: usa una aguja magnética.)
5. Explica por qué al calentar un imán, éste va perdiendo paulatinamente parte de su
magnetismo. ¿Qué ocurre si en lugar de calentarse, se enfría?
6. Se cree que las palomas tienen en el cráneo imanes de magnetita de múltiples dominios
que están conectados al cerebro por medio de una cantidad de nervios. ¿Cómo
permite esto que una paloma pueda orientarse cuando está volando muy alto, de un
lugar a otro?
7. ¿Qué tipo de interacción es más intensa, atracción magnética que se ejerce entre
puntilla y un potente imán o, la atracción GRAvitacional de la Tierra sobre una
personal Justifica tu respuesta.
8. Considerando la salida del Sol tal como muestra en la figura, explica cuál de los
punto que aparecen indica la dirección del norte geográfico. Observa la brújula e
indica, ¿cuál es > polo sur de la aguja magnética?
.'G
9. ¿Es posible aislar un polo magnético? Justific a tu respuesta.
10. ¿Cómo podemos inducir un trozo de hierro convertirse en una imán? Por ejemplo si
pone una puntilla de hierro cerca de un imán, ¿este se podrá convertir en un imán?
11. ¿En qué dirección respecto a un campo mag nético debe viajar una partícula
cargada a de que la fuerza magnética que se ejerce sobre ella sea de intensidad
máxima?
12. Un imán fuerte y uno débil se atraen. ¿Cuál di ellos ejerce una fuerza mayor, el imán
fuerte, i débil? o, ¿son iguales? Justifica tu respuesta.
TEMA 2 - INDUCCIÓN
ELECTROMAGNÉTICA
• VERIFICA CONCEPTOS
1. Explica la diferencia entre:
a) Generador y alternador.
b) Rectificador y transformador.
2. Ayudándote con cuadros sinópticos realiza una descripción de la síntesis de Maxwell y
coméntala a tus compañeros.
• ANALIZA Y RESUELVE
1. Un alambre metálico AB tiene sus extremos unidos por dos soportes aislantes, como se
muestra en la figura. El alambre está electrizado uniformemente con una carga positiva.
¿Este alambre generará en la vecindad un campo eléctrico o magnético? Justifica tu
respuesta.
2. ¿Cómo podemos inducir voltaje en un conductor con una barra imantada?
3. Si se introduce un imán en una bobina de alambre, se genera en ésta un voltaje inducido. ¿Qué
efecto tiene introducir un imán en una bobina con mayor número de espiras? Justifica tu respuesta.
4. El polo sur de un imán se saca rápidamente del interior de una bobina, ¿crees que se genera
corriente? Explica.
5. ¿Cómo puede transmitirse un cambio en el voltaje de una bobina de alambre (bobina primaria) a
una bobina cercana (bobina secundaria) con la que la primera bobina no está en contacto?
6. Si el número de vueltas de una bobina secundaria es quince veces mayor que el número de
vueltas de una bobina primaria y el voltaje suministrado a esta última es V, ¿cuál es el valor del
voltaje inducido en la bobina secundaria?
7. Supon que una batería de automóvil se encuentra conectada a la bobina primaria de un transformador. ¿Hay tensión en los extremos de la bobina secundaria? Justifica tu respuesta.
10. ¿Por qué es más difícil hacer girar la armadura de un generador cuando éste está conectado ai un
circuito al que se le suministra corriente] eléctrica?
11. Algunas bicicletas están equipadas con generadores eléctricos que giran con las ruedas de la j
bicicleta. Dichos generadores transmiten energía al bombillo de la bicicleta. ¿Llegará más lejos
un ciclista que no pedalea si el bombillo \ conectado al generador se encuentra apagado?
• PROBLEMAS BÁSICOS
1. El flujo magnético que atraviesa una espira de alambre varía de 0,6 a 0,10 Wb en un
tiempo de 0,2 s. ¿Cuál es el valor promedio de la fuerza electromotriz inducida?
2. ¿Cuál es el flujo magnético generado por una intensidad de campo magnético de 0,02 T
que atraviesa una superficie de 2 cm2, y forma un ángulo de 30° con la dirección del
campo?
3. Una espira de alambre de 0,4 cm2 de área, ofrece una resistencia de 30 ohmnios. Un
campo magnético que la atraviesa se reduce en 0,02 s, de un valor de 0,6 T a cero. ¿Cuál
es la fem inducida y la intensidad de la corriente resultante?
4. El primario de un transformador está conectado a una línea de 220 V, si en el secundario
la corriente es de 30 A y el voltaje de salida es de 30 V, ¿cuál es el número de espiras del
secundario, si el primero tiene 400?
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INVESTIGACIÓN
• Los materiales buenos conductores a temperatura ambiente, ya no lo son cuando se
someten a temperaturas extremadamente bajas. ¿Cuáles son los materiales más utilizados
actualmente como superconductores y qué técnicas se utilizan para enfriarlos a
temperaturas cercanas a los —200°C?
• Qué relación existe entre el descubrimiento de nuevos materiales superconductores y la
miniaturízación de los sistemas de computación.
• Consulta sobre otras aplicaciones tecnológicas de la superconductividad.