Contestar las preguntas y comprobar luego el acierto

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Problema 05. El ascenso de la barra

La barra es un conductor recto atravesado por una corriente eléctrica. Y como puede observarse en la imagen hay un campo magnético perpendicular al plano del carril en U al que se halla pegada la barra violeta y que también es normal a esta.

La fuerza magnética que se hace sobre un trozo L  de un conductor  recto atravesado por cargas en movimiento, según la ecuación general explicada en el problema primero, en función de los parámetros de la corriente eléctrica viene dada por

 En ella L es un vector de la dirección del conductor y de sentido el de la corriente (se considera sentido de la corriente el de las cargas positivas), I  la intensidad que la recorre y B  la intensidad del campo magnético.

La imagen animada está hecha mirando a la barra desde el polo sur del imán, de forma que el vector  viene hacia el lector.

Suponiendo que la corriente circule por ella de derecha a izquierda   sería Ld y sobre los distintos puntos de la barra actúa una fuerza magnética ascendente Fma tal como se indica en la figura adjunta. Es obvio que si circulase de izquierda a derecha, Li, la fuerza magnética Fmd, aplicando el producto vectorial, sería hacia abajo. Luego para que ascienda, las cargas positivas han de ir de derecha a izquierda.

Si Fma es superior al peso de la barra puede hacerla ascender

comunicándole una aceleración a. En consecuencia se puede escribir  Fma-Fp=m*a   y puesto que asciende a una altura de 0,9 m en

3 s lo hace con una aceleración a=(2*s)/t2=0,2 m/s2. 

Por ello Fma=Fp+m*a=0,2*9,8+0,2*0,2=2,00 N

Aplicando la ecuación (1) y ya que Li y B son normales (sen α=1)  

2,00=5*1*B     B=0,40 T

En la imagen final si la barra no asciende, pero tampoco se cae, es porque la suma de fuerzas que actúan sobre ella es cero

Fma-Fp=0   Fma=Fp

Como es 0,2*9,8=1,96   Fma ahora vale 1,96 y como el campo magnético no ha variado y es 0,4 T con la ecuación anterior:

1,96=I*(1*0,4)   I=4,9 A

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