Ejercicios: Líneas de campo eléctrico y magnético

Indicá cuáles de las siguientes afirmaciones sobre las líneas de campo eléctrico son verdaderas y cuáles falsas, corrigiendo estas últimas:

1. a) Nacen en las cargas positivas y terminan en las negativas.
2. b) Pueden cortarse entre sí si las cargas son suficientemente grandes.
3. c) Donde están más juntas, el campo es más intenso.
4. d) El vector campo eléctrico en cada punto es tangente a la línea que pasa por él.

Las líneas de campo magnético, a diferencia de las eléctricas, son siempre cerradas.

1. a) Describí el recorrido que siguen en un imán de barra: por dónde salen, por dónde entran y qué hacen en el interior del imán.
2. b) Explicá, a partir de lo anterior, por qué al partir un imán por la mitad no se obtienen un polo norte y un polo sur aislados, sino dos imanes completos.

Resumí en dos o tres frases la diferencia fundamental entre las líneas de campo eléctrico y las de campo magnético en cuanto a dónde empiezan y terminan, y relacionala con estos dos hechos: sí existen cargas eléctricas aisladas (positivas o negativas) y no se han observado polos magnéticos aislados.

1. a) Dibujá en tu cuaderno las líneas de campo de una carga puntual positiva y, aparte, las de una carga puntual negativa, indicando con flechas el sentido en cada caso.
2. b) Explicá cómo cambia la separación entre las líneas al alejarse de la carga y qué indica eso sobre la intensidad del campo.

Podés hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

1. a) Dibujá en tu cuaderno las líneas de campo de un imán de barra, señalando los polos norte y sur y el sentido de las líneas, tanto fuera como dentro del imán.
2. b) Indicá en qué zonas del dibujo las líneas están más juntas y explicá qué significa eso sobre el campo en los polos.

Podés hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

En un mapa de líneas de campo magnético, las líneas aparecen muy juntas en una zona y muy separadas en otra. Observá el mapa:

1. a) ¿Dónde es más intenso el campo? Justificalo.
2. b) Si se coloca una brújula pequeña en cualquier punto del mapa, ¿cómo se orientará respecto a la línea que pasa por ese punto?

En la experiencia de Oersted (1820) se observó por primera vez que una corriente eléctrica desvía la aguja de una brújula cercana. El montaje se representa en la figura (vista desde arriba).

1. a) ¿Qué demostró esa observación sobre la relación entre la electricidad y el magnetismo?
2. b) La aguja tiende a orientarse perpendicular al cable: ¿qué forma deben tener, entonces, las líneas del campo magnético creado por la corriente? Justificalo.

Dos cargas positivas idénticas $+q$ están próximas entre sí.

1. a) Dibujá cualitativamente en tu cuaderno el mapa de líneas de campo del sistema.
2. b) Localizá el punto donde el campo eléctrico total es nulo y justificalo por simetría.
3. c) Razoná por qué ninguna línea que sale de una de las cargas termina en la otra.

Podés hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

1. a) Dibujá en tu cuaderno el mapa de líneas de un dipolo eléctrico (una carga $+q$ y una $-q$ próximas).
2. b) Dibujá, aparte, el mapa de líneas de un imán de barra.
3. c) Compará ambos mapas: ¿en qué se parecen en el exterior? ¿En qué se diferencian esencialmente, pensando en si las líneas se cierran o no y en qué ocurre en la zona entre los polos?

Podés hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

El campo magnético terrestre se parece al de un imán de barra gigante, ligeramente inclinado respecto al eje de rotación de la Tierra.

1. a) Dibujá en tu cuaderno, de forma cualitativa, las líneas del campo magnético terrestre alrededor del planeta.
2. b) La brújula apunta con su norte hacia el norte geográfico: razoná por qué eso significa que cerca del polo norte geográfico se encuentra en realidad un polo sur magnético.
3. c) Teniendo en cuenta que las líneas entran por el polo sur magnético, ¿entran o salen del suelo en el hemisferio norte? ¿Qué componente tiene allí el campo terrestre: horizontal, vertical o ambas?

Podés hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

Al dibujar mapas de campo, el número de líneas que nace o muere en una carga se toma proporcional a su valor. Dos cargas puntuales, $+2\times q$ y $-q$, están próximas.

1. a) ¿Cuántas líneas salen de la carga positiva por cada línea que termina en la negativa?
2. b) Si todas las líneas que terminan en la negativa proceden de la positiva, ¿qué ocurre con las líneas «sobrantes» de la positiva?
3. c) Dibujá cualitativamente el mapa en tu cuaderno.

Podés hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

Demostrá por reducción al absurdo que dos líneas de campo (eléctrico o magnético) no pueden cruzarse nunca. La situación supuesta se muestra en la figura:

1. a) Suponé que dos líneas se cortan en un punto y dibujá en tu cuaderno las tangentes a ambas en ese punto.
2. b) Recordá qué relación tiene la tangente a una línea con el vector campo en cada punto: ¿cuántos vectores campo distintos habría entonces en el punto de corte?
3. c) Concluí por qué esa situación es imposible y enunciá la propiedad resultante.

Podés hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

Dos imanes de barra idénticos se colocan sobre una mesa con los polos norte enfrentados. Fijate en el montaje:

1. a) Dibujá cualitativamente en tu cuaderno el mapa de líneas en la zona entre ambos imanes.
2. b) Localizá el punto neutro (punto de campo nulo) y justificalo por superposición de los campos de cada imán.
3. c) Repetí el análisis cuando se enfrentan un polo norte y un polo sur: ¿existe ahora punto neutro entre ellos? ¿Cómo son las líneas en la zona intermedia y qué implica eso sobre la fuerza entre los imanes en cada caso?

Podés hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.