Descripción de la tarea

En el tema 3 has visto que una aplicación de los campos magnéticos es el ciclotrón. En la imagen puedes ver uno de estos aparatos.

Imagen de un ciclotrón alojada en Wikipedia bajo dominio público

El funcionamiento de un ciclotrón se basa en el uso combinados de campos eléctricos y magnéticos. En esta tarea vas a repasar su funcionamiento y a trabajar con una situación simplificada de movimiento de una carga en el seno de campos eléctricos y magnéticos. ¿Sabrás decirnos por dónde sale la carga q de la zona 3?

Vista lateral del ciclotrón. Imagen de elaboración propia.	Vista cenital del ciclotrón. Imagen de elaboración propia.

Actividad 1.-

Busca en Internet y en los contenidos información sobre el ciclotrón y responde a las siguientes cuestiones:

1. Mientras la partícula cargada está en el interior de una de las des describe una circunferencia, ¿a qué fuerza está sometida?
2. Cuando la partícula abandona una de las des describe una trayectoria recta y acelera, ¿a qué fuerza está sometida en ese intervalo de tiempo?
3. El campo eléctrico entre ambas des, ¿apunta siempre en la misma dirección y sentido?
4. ¿Por qué los arcos de circunferencia son cada vez mayores si el campo magnético no varía de intensidad?

Actividad 2.-

Te ofrecemos a continuación una situación simplificada de una carga que se mueve en el seno de varios campos eléctricos y magnéticos. La carga q se encuentra en reposo en la Zona 1 cuando se activa un campo eléctrico E₁. Tras moverse por la zona 1, la carga ingresa en la zona 2 donde se aplica un campo magnético B₂. Cuando sale de la zona 2, entra en la zona 3 donde sufre los efectos de otro campo eléctrico. Responde a las siguientes cuestiones en las que te vamos guiando para determinar por qué punto de la zona 3 sale la carga.

Toma una captura de pantalla del simulador y pégala a continuación para tener presentes los datos de trabajo. Los datos cambian al actualizar el navegador. Para tomar la captura debes pulsar sobre la tecla de Windows e Imp Pant simultáneamente, si usas Windows, y las teclas cmd, mayúsculas y 4, si usas MacOS.

1. 1. ¿Qué fuerza ejerce el campo eléctrico E₁ sobre la carga?
   2. ¿Qué tipo de movimiento desarrollará: rectilíneo o circular? ¿Uniforme o acelerado?
   3. Escribe las ecuaciones del movimiento y determina el tiempo que tarda en abandonar la zona 1 y con qué velocidad lo hace.
   4. En la zona 2, ¿qué fuerza ejerce el campo sobre la carga? ¿Qué dirección y sentido tiene dicha fuerza?
   5. Explica qué tipo de movimiento describe la carga en esa zona.
   6. Determina el radio de la trayectoria descrita y el tiempo que tarda en abandonar la zona 2.
   7. En la zona 3, ¿qué fuerza actúa sobre la carga q? 
   8. Determina las ecuaciones del movimiento en esta zona y calcula el tiempo que tarda en abandonarla.
   9. ¿En qué punto de la zona 3 se produce la salida de la carga?
   10. ¿En qué zonas las fuerzas generadas dan lugar a un trabajo? ¿En qué zonas cambia la velocidad de la carga? Elabora una conclusión a partir de tus respuestas.