FICHA X-P04
Integrada

Un cable alimentado por una pila real

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TipoIntegrada Dificultad Puntos7 pts Tiempo máx.13 min Media8 min Origen preguntaRedactado Verificación soluciónPropia sin verificar Completado con IA
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
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.
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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.