Prerrequisitos
- Fichas base: B5-P05 (pila real con resistencia interna) y D3-P02 (fuerza sobre un conductor con corriente)
- Una pila real de fem ε y resistencia interna r: ε = I(R + r); la diferencia de potencial en sus bornes es V = ε − Ir
- Fuerza sobre un conductor: F = BIL sen θ; su sentido sale de la regla de la mano derecha
Una pila real de fem 12 V y resistencia interna 0,50 Ω alimenta un circuito con un resistor de 5,5 Ω y un tramo recto de cable de 0,30 m. La corriente circula por el cable hacia la derecha, y ese tramo está situado en un campo magnético uniforme de 0,40 T dirigido hacia dentro de la página, perpendicular al cable (ver diagrama). ε = 12 V r = 0,50 Ω R = 5,5 Ω L = 0,30 m B = 0,40 T
a
Calcula la corriente que circula por el circuito (la resistencia del cable se considera despreciable).
[2]
b
Calcula la diferencia de potencial en los bornes de la pila.
[1]
c
Calcula la fuerza magnética sobre el tramo de cable.
[2]
d
Indica el sentido de la fuerza (arriba o abajo en la página) usando la regla de la mano derecha, y justifícalo.
[2]
Pistas progresivas
- 1General — primero se resuelve el circuito (corriente), después se usa esa corriente en la fuerza magnética.
- 2Apartado a) — la resistencia total es R + r = 6,0 Ω; I = ε/(R + r).
- 3Apartado a), cifras — I = 12/6,0 = 2,0 A.
- 4Apartado b) — V = ε − Ir = 12 − 2,0 × 0,50.
- 5Apartado b), cifras — V = 11 V.
- 6Apartado c) — F = BIL sen 90° (la corriente es perpendicular a B).
- 7Apartado c), cifras — F = 0,40 × 2,0 × 0,30 = 0,24 N.
- 8Apartado d) — corriente hacia la derecha y campo hacia dentro: aplica la regla de la mano derecha (dedos a favor de I, giran hacia B; el pulgar indica F).
Teoría básica
- Pila real: ε = I(R + r); V_bornes = ε − Ir. — Cuadernillo, Tema B.5.
- Fuerza sobre un conductor: F = BIL sen θ. — Cuadernillo, Tema D.3. Máxima si I ⟂ B.
- Con I hacia la derecha y B hacia dentro de la página, la fuerza es hacia arriba.
Refuerzo
Libro — Oxford Physics 2023 — Topics B.5 Current and circuits y D.3 Motion in electromagnetic fields.
Cuadernillo — Cuadernillo de datos de Física — Temas B.5 y D.3.
Vídeo —
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Apartado a) —
I = ε/(R + r) = 12/(5,5 + 0,50) = 2,0 A.
Apartado b) —
V = ε − Ir = 12 − 2,0 × 0,50 = 11 V.
Apartado c) —
F = BIL sen 90° = 0,40 × 2,0 × 0,30 = 0,24 N.
Apartado d) —
Con I hacia la derecha y B hacia dentro de la página, la regla de la mano derecha da una fuerza hacia arriba (en la página). Es perpendicular tanto a la corriente como al campo.