Exercici 2 · Física 2025, convocatòria ordinària

Exercici 2. Camps electromagnètics

Trieu UNA de les dues opcions (A o B) i responeu als apartats corresponents.

OPCIÓ A

L’experiment de Millikan va permetre determinar la càrrega de l’electró. El muntatge d’aquest experiment consta de dues plaques metàŀliques horitzontals, una sobre de l’altra, separades verticalment per una distància d i connectades a una font de potencial elèctric regulable. En l’espai que hi ha entre les plaques s’introdueixen algunes gotetes d’oli carregades negativament. L’experiment consisteix a crear un camp elèctric entre les plaques i aconseguir una posició d’equilibri de les gotetes d’oli contrarestant el seu pes.

a) Feu un esquema del dispositiu emprat per Millikan, dibuixant les forces que actuen sobre una gota d’oli esfèrica. Indiqueu i raoneu el signe de la càrrega que tindrà cada placa i la direcció i el sentit del camp elèctric generat per aquestes plaques. Suposant que les plaques es connecten a un potencial elèctric de 2,00 kV i que la distància entre plaques és d = 2,00 cm, calculeu el camp elèctric creat entre plaques i dibuixeu-lo en el mateix esquema.

b) Tenint en compte que la densitat de l’oli és de 923 kg m⁻³ i que el radi d’una gota és d’1,08 μm, calculeu la càrrega d’una gota que es troba en equilibri. Quants electrons calen per a generar aquesta càrrega? Què s’observaria si iŀluminéssim la gota amb raigs ultraviolats i aquesta perdés un electró? Justifiqueu la resposta.

Dades: |e| = 1,602 × 10⁻¹⁹ C. mₑ = 9,11 × 10⁻³¹ kg. g = 9,8 m s⁻².

Volum d’una esfera: πr³.

OPCIÓ B

Formem un circuit amb un cable metàŀlic en forma de U i tanquem la part superior amb una barra metàŀlica que pot lliscar lliurement, tal com mostra la figura. L’amplària de la U és de 0,25 m, i inicialment l’alçària del circuit és de 0,30 m. A continuació, desplacem la barra cap avall a una velocitat constant de 5,00 m s⁻¹. Aquest circuit es troba situat en una regió de l’espai on hi ha un camp magnètic de mòdul B = 2,00 T, perpendicular al pla que forma el circuit i amb sentit cap enfora del paper.

a) Calculeu l’expressió del flux magnètic del circuit en funció del temps i la força electromotriu induïda al circuit. Indiqueu el sentit de circulació del corrent induït i justifiqueu la resposta.

b) Suposem que la barra presenta una resistència de 50,0 Ω i la resta del circuit no presenta cap resistència. Calculeu la intensitat elèctrica que circularà pel circuit. Calculeu la força magnètica que actua sobre la barra i representeu-la en la figura.

Tret automàticament del PDF oficial: les fórmules es veuen bé a la imatge.