Respuesta :
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La imagen muestra un problema de física que involucra un solenoide. El problema nos pide calcular la magnitud del flujo magnético en el interior del solenoide.
Datos del problema:
- Longitud del solenoide (l): 50 cm = 0.5 m
- Número de espiras (N): 20
- Corriente (I): 8 A
- Diámetro del solenoide (d): 2 cm = 0.02 m
Fórmula:
El flujo magnético (Φ) en el interior de un solenoide se calcula usando la siguiente fórmula:
Φ = μ₀ * N * I * A
Donde:
- μ₀ es la permeabilidad magnética del vacío (4π x 10⁻⁷ T⋅m/A)
- A es el área de la sección transversal del solenoide (πr²)
Solución:
1. Calcular el radio del solenoide:
r = d/2 = 0.02 m / 2 = 0.01 m
2. Calcular el área de la sección transversal:
A = πr² = π(0.01 m)² = 3.14 x 10⁻⁴ m²
3. Calcular el flujo magnético:
Φ = μ₀ * N * I * A = (4π x 10⁻⁷ T⋅m/A) * 20 * 8 A * 3.14 x 10⁻⁴ m² ≈ 2.01 x 10⁻⁵ Wb
Respuesta:
La magnitud del flujo magnético en el interior del solenoide es aproximadamente 2.01 x 10⁻⁵ Weber.
Puntos clave:
- Solenoide: Un solenoide es una bobina de alambre que crea un campo magnético uniforme en su interior cuando se hace pasar una corriente eléctrica a través de él.
- Flujo magnético: El flujo magnético es una medida de la cantidad de campo magnético que atraviesa una superficie.
- Permeabilidad magnética: La permeabilidad magnética es una medida de la capacidad de un material para ser magnetizado. El vacío tiene una permeabilidad magnética de μ₀.
Espero que esta explicación te haya sido útil. Si tienes alguna otra pregunta, no dudes en preguntar.
Explicación:
Solución:
1. Calcular la permeabilidad magnética del aire:
La permeabilidad magnética del aire es una constante física que se representa con la letra μ₀ y su valor es aproximadamente:
μ₀ = 4π × 10⁻⁷ T·m/A
2. Calcular el área de la sección transversal del solenoide:
El área de la sección transversal del solenoide se puede calcular utilizando la fórmula para el área de un círculo:
A = π × (d/2)²
Donde d es el diámetro del solenoide. En este caso, d = 2 cm, por lo que:
A = π × (2 cm / 2)² = π cm²
3. Calcular la densidad de espiras:
La densidad de espiras es el número de espiras por unidad de longitud. En este caso, el solenoide tiene 20 espiras y una longitud de 50 cm, por lo que la densidad de espiras es:
n = N/L = 20 espiras / 50 cm = 0.4 espiras/cm
4. Calcular el campo magnético en el interior del solenoide:
El campo magnético en el interior de un solenoide se puede calcular utilizando la ley de Ampère:
B = μ₀ × n × I
Donde:
- B es el campo magnético en teslas (T)
- μ₀ es la permeabilidad magnética del aire (4π × 10⁻⁷ T·m/A)
- n es la densidad de espiras (espiras/m)
- I es la corriente eléctrica en amperios (A)
En este caso,
- n = 0.4 espiras/cm = 0.04 espiras/m
- I = 8 A
por lo que:
B = μ₀ × n × I = 4π × 10⁻⁷ T·m/A × 0.04 espiras/m × 8 A ≈ 0.001 T
5. Calcular el flujo magnético:
El flujo magnético es la cantidad de campo magnético que atraviesa una superficie.
Φ = B × A × cosθ
Donde:
- Φ es el flujo magnético en webers (Wb)
- B es el campo magnético en teslas (T)
- A es el área de la superficie en metros cuadrados (m²)
- θ es el ángulo entre el campo magnético y la normal a la superficie
En este caso:
- B = 0.001 T, A = π cm² = π × 10⁻⁴ m²
- θ = 0°
por lo que:
Φ = B × A × cosθ = 0.001 T × π × 10⁻⁴ m² × cos0° ≈ 3.14 × 10⁻⁷ Wb
Respuesta:
La magnitud del flujo magnético en el interior del solenoide es de aproximadamente 3.14 × 10⁻⁷ webers (Wb).
Espero te sirva:)
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