1. Un campo eléctrico
se sitúa perpendicular a uno magnético. Ambos se pueden considerar uniforme.
Una partícula positiva penetra en esa zona, de forma que su velocidad es
perpendicular a ambos. ¿Qué posibles trayectorias pueden ocurrir?
Supongamos que
el campo magnético es perpendicular a la pantalla o a la hoja, de forma que
entra dentro de ella. EL campo eléctrico tiene dirección de arriba abajo, y la
partícula penetra de izquierda a derecha.
La fuerza
magnética tiene un módulo, (todos los ángulos son de 90º), Fm=qvB, y su
dirección y sentido la obtenemos aplicando la regla de la mano izquierda. Está
dirigida hacia arriba.
La fuerza eléctrica sobre una
carga positiva tiene un módulo Fe=q·E, y dirección la del campo al ser una
carga positiva.
Si la fuerza magnética es igual
que la fuerza eléctrica, ambas se compensan una con otra, dando como resultado
una fuerza nula y la partícula atravesaría la región con un movimiento
rectilíneo uniforme. Para ello:
qvB=qE
à v=E/B
Si la velocidad que lleva no es
E/B, bien la fuerza magnética, bien la fuerza eléctrica, sería dominante,
habría una componente de fuerza vertical, y la partícula haría un movimiento
parabólico, bien hacia arriba en el caso que la Fm>Fe, bien hacia abajo si
Fe>Fm. Para que se de el primer caso qvB>qE à v>E/B, y en el segundo aso
v<E/B.
2. Dibuja un imán
recto y dibuja las líneas del campo magnético que aparece. Si aplicamos el
teorema de Gauss, ¿obtenemos el mismo resultado que el campo eléctrico? Expón
tus argumentos.
Al aplicar el Teorema de Gauss
calculando la integral
sobre una superficie cerrada, al ser la
líneas cerradas, es imposible que haya un flujo neto de líneas bien entrando o
saliendo, porque ambas son iguales, dando como resultado
.
Este
resultado nulo, que se produce siempre en una superficie cerrada implica que no
existen fuentes escalares del campo, es decir que no hay monopolos magnéticos.
Si
contamos las líneas que atraviesan la línea roja, que hace las veces de
superficie gaussiana, observaremos que tantas entran como salen de la misma, por
ello el resultado es cero.
3. Desde el punto
de vista del magnetismo, los materiales se pueden clasificar en varias
categorías, ¿cuáles son y qué características tienen?
Hay
dos divisiones principales de los materiales: paramagnéticos o diamagnéticos.
Los primeros son atraídos por un imán, y los segundo repelidos. También hemos estudiado
los materiales ferromagnéticos, que son sustancias con un paramagnetismo exacerbado.
4. Para generar corriente eléctrica inducidas con
ayuda de un campo magnético deben de ocurrir una serie de circunstancias.
Enuncia la Ley de Faraday-Henry, y muestra las tres situaciones que pueden
provocar la aparición de una fem inducida.
Según la Ley de Faraday-Henry, en
un circuito se induce una corriente eléctrica de fuerza electromotriz ε,
cuando el flujo magnético que lo atraviesa varía.
ε =- dφm/dt
Siendo φm=
medido en wb.
Cualquier forma de cambiar el flujo
magnético provocará una fem inducida. Si resolvemos el producto escalar que
define el flujo magnético, vemos que factores pueden cambiar.
φm==B·S·cosα
Siendo alfa el ángulo entre la
superficie y el campo magnético. Así pues, si cambia el campo magnético B, la
superficie S, o la orientación/ángulo entre ellos en el tiempo, se producirá la
fem inducida.
Lo primero se puede conseguir alejando
un imán de las proximidades de un circuito eléctrico. Lo segundo se puede
conseguir deformando al circuito obligándolo a hacerse más grande o más
pequeño. Y lo tercero, se consigue haciéndolo girar dentro del campo magnético.
5. La luz se puede considerar
una onda electromagnética. Dibuja una de esas ondas, y señala en qué se
diferencia unos colores de otros en relación con la onda dibujada.
La luz es una onda electromagnética transversal, con el
campo eléctrico y el campo magnéticos ambos oscilantes y perpendiculares entre
sí, y a su vez perpendiculares a la dirección de propagación de la luz.
La distancia entre dos máximos consecutivos de un de los dos
campos oscilantes, da igual cual, es la longitud de onda. De forma que en la
región del visible, cada color está asociado a una longitud de onda, así el
rojo tiene una longitud de onda mayor que la del azul.
6.
La siguiente gráfica hace referencia a un
experimento que plasmó los límites de la llamada Física Clásica. ¿Qué
experimento es? ¿Quién y con qué Ley lograron explicar este resultado? Dibuja
como sería la gráfica si la temperatura fuera mayor.
Esta gráfica corresponde al
registro de la energía emitida por unidad de superficie y tiempo por un cuerpo
negro. Planck logró explicar y reproducir teóricamente este resultado
experimental asumiendo que la energía se transmite en forma de paquete conocido
como cuantos de energía, cuyo valor depende de la frecuencia emitida: E=h·f,
siendo h la constante de Planck.
Para dibujar la curva a mayor
temperatura debemos tener en cuenta que el máximo de la curvo será de mayor
altura que el precedente y situado amenores longitud de onda, como en la
siguiente gráfica:
7.
Enuncia el Principio de Incertidumbre de Heisemberg.
El principio hace
referencia a la imposibilidad intrínseca de conocer con absoluta precisión la
posición y la velocidad de una partícula. Esta relación se articula en la
siguiente expresión, donde “δ” hace referencia a la imprecisión de …
Δx·δ(m·v)>h
Siendo m
la masa del objeto, x la posición y v la velocidad.
8.
Describe los principales tipos de radiactividad. No olvide
señalar el tipo de partícula emitida.
Radiación alfa,
se emite una partícula alfa, que está formada por dos neutrones y dos protones.
Radiación beta,
se emite un electrón.
Radiación gamma,
se emite un fotón de energía.
9. Compara
la Fisión nuclear y la fusión nuclear desde el punto de vista del aprovechamiento
para la producción de energía: ventajas e inconvenientes.
Tanto en la
fisión, (rotura de un núcleo de un átomo pesado), como en la fusión, (unión de
dos núcleo de H para formar un de He), se desprenden ingentes cantidades de
energía, muy superiores a las que se generan quemando una cantidad en gramos
equivalente de un combustible fósil convencional. Por tanto son almacenes de
energía concentrados.
Como
diferencia básica, además de lo dicho en el anterior párrafo, para producir la
fisión necesitamos átomos de Pu o de U. Ambos muy radiactivos. Para la fusión
en cambio se trata de unir átomos de H para generar He. En principio la
peligrosidad por los residuos radiactivos, o los materiales de partida es muy
superior en la fisión.
El problema
que nos encontramos con la fusión es que hasta la fecha, no se ha podido
producir energía de forma controlada y constante por esta vía. Sí en cambio por
la vía descontralada, en la fabricación de armas, l que constituye un serio
inconveniente de ambas tecnologías, puesto que las bombas atómicas
convencionales son bombas cuya energía provienes de una fisión de U, mientras
que las de fusión se originan en la fusión nuclear de átomos de hidrógeno.
En cambio, la
fisión nuclear se lleva a cabo con fines pacíficos, con una reacción controlada
que produce energía eléctrica, desde hace varias décadas en las llamadas
Centrales Nucleares.
Un grave
inconveniente de la tecnología energética nuclear es la generación de residuos
muy peligrosos, de elevado tiempo de permanencia en su peligrosidad, y que
deben ser guardados y tratados durante generaciones. Además el riesgo de
accidentes en las centrales nucleares no es despreciable, y sus consecuencias
graves, y de ámbito regional, pudiendo implicar a varios países de una zona.
10.
Con
ayuda de la siguiente gráfica, señala que núcleos tienen a sus partículas más
firmemente unidos, y cuál es el origen de la fuerza que los une.
Esta gráfica mide la intensidad de la energía que une a los
nucleones en el interior de los núcleos atómicos. Su origen es la fuerza
nuclear fuerte. Los átomos situados en la zona del máximo de la gráfica, (Del
Ca al Zn), son los que tienen los núcleos más firmemente unidos entre sí, con
una energía por nucleón superior a 8 MeV.
No hay comentarios:
Publicar un comentario