¿Alguna vez te has preguntado por qué esos imanes de nevera en tu casa de Bogotá se pegan como por arte de magia? ¿O cómo el TransMilenio logra moverse tan rápido sin quemar sus motores? ¡Todo es electromagnetismo en acción! Desde los buses rojos de Medellín hasta los semáforos inteligentes de Cali, esta fuerza invisible está en todas partes. Prepárate para un quiz que te hará ver tu ciudad con otros ojos. Al final, entenderás por qué tu nevera es literalmente un imán gigante y cómo esto se relaciona con el examen ICFES Saber 11.
1. Cuando pones un imán de nevera en la puerta metálica de tu casa en Medellín, ¿qué fuerza fundamental de la naturaleza estás aprovechando principalmente?
Indice : Piensa en qué hace que los imanes se peguen a los metales.
Respuesta
Respuesta : A — La fuerza electromagnética es la que permite que los imanes interactúen con materiales ferromagnéticos como el acero de las neveras.
Por qué no B : La fuerza nuclear fuerte mantiene unidos los protones en el núcleo atómico, no tiene efecto a escala macroscópica.
Por qué no C : La fuerza nuclear débil está relacionada con la radiactividad, no con el magnetismo cotidiano.
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2. En el Sistema Integrado de Transporte de Bogotá (SITP), ¿qué componente del bus convierte la energía eléctrica en movimiento mecánico?
Indice : Busca en el motor eléctrico, no en la batería.
Respuesta
Respuesta : A — El motor eléctrico usa campos electromagnéticos para generar movimiento rotacional que impulsa el bus.
Por qué no B : El alternador genera electricidad a partir del movimiento, no al revés.
Por qué no C : El freno regenerativo convierte movimiento en electricidad, no electricidad en movimiento.
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3. Si tienes dos imanes de nevera en Cali y acercas el polo norte de uno al polo sur del otro, ¿qué sucederá?
Indice : Recuerda la regla básica de los polos magnéticos.
Respuesta
Respuesta : A — Los polos opuestos de los imanes siempre se atraen, es una propiedad fundamental del magnetismo.
Por qué no B : A menos que estén muy lejos, los imanes interactúan magnéticamente.
Por qué no C : Los imanes siempre ejercen fuerzas, no solo giran.
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4. ¿Por qué los imanes de nevera no se adhieren a la puerta de plástico de tu casa en Barranquilla?
Indice : Piensa en las propiedades de los materiales: ¿conductores o aislantes?
Respuesta
Respuesta : A — Los materiales ferromagnéticos como el acero tienen dominios magnéticos que pueden alinearse con el campo del imán.
Por qué no B : La distancia no es el factor principal aquí.
Por qué no C : Ningún material bloquea completamente los campos magnéticos.
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5. En una brújula casera en Bogotá, ¿qué fenómeno físico hace que la aguja apunte hacia el norte geográfico?
Indice : Recuerda que la Tierra tiene un campo magnético global.
Respuesta
Respuesta : A — La aguja de la brújula se alinea con el campo magnético terrestre que va del polo sur al polo norte magnético.
Por qué no B : Las corrientes eléctricas en la atmósfera no tienen dirección constante.
Por qué no C : La radiación cósmica no interactúa con las brújulas.
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6. Dos cables paralelos en Medellín llevan corrientes eléctricas en la misma dirección. ¿Qué tipo de fuerza actúa entre ellos?
Indice : Recuerda la ley de Ampère: corrientes paralelas se atraen.
Respuesta
Respuesta : A — Cuando dos corrientes eléctricas fluyen en la misma dirección, los campos magnéticos que generan se suman y producen una fuerza atractiva entre los cables.
Por qué no B : Siempre hay una fuerza magnética cuando hay corrientes.
Por qué no C : La fuerza gravitacional es despreciable en comparación con la fuerza magnética aquí.
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7. En el metro de Medellín, los trenes usan electromagnetismo para frenar. ¿Qué fenómeno físico explica este proceso?
Indice : Piensa en la generación de corriente a partir de movimiento.
Respuesta
Respuesta : A — Los frenos regenerativos usan la ley de Faraday-Lenz: el movimiento del tren induce corriente que genera un campo magnético opuesto al movimiento, frenándolo.
Por qué no B : La ley de Coulomb trata sobre fuerzas entre cargas estáticas.
Por qué no C : La radiación térmica no tiene efecto significativo en el frenado.
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8. Si un electroimán casero en tu casa de Bogotá tiene 200 espiras y lleva una corriente de 3 A, ¿qué factor NO afecta la fuerza del electroimán?
Indice : Piensa en los componentes de la fórmula de la fuerza del electroimán.
Respuesta
Respuesta : A — La fuerza de un electroimán depende del número de espiras, la corriente y el material del núcleo, pero no del color del cable.
Por qué no B : Mayor corriente produce un campo magnético más fuerte.
Por qué no C : Un núcleo de hierro aumenta significativamente la fuerza del electroimán.
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9. ¿Por qué los cables de alta tensión en Colombia suelen tener dos conductores por fase en lugar de uno?
Indice : Piensa en cómo reducir las pérdidas por efecto Joule y aumentar la capacidad de corriente.
Respuesta
Respuesta : A — Usar dos conductores en paralelo reduce la resistencia equivalente y permite transportar más corriente con menos calentamiento.
Por qué no B : Usar más material aumenta el costo, no lo ahorra.
Por qué no C : Las interferencias se manejan con blindaje, no con el número de conductores.
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10. En un experimento casero en Cali, conectas una pila de 9 V a un cable de cobre enrollado alrededor de un clavo. ¿Qué debes hacer para INCREMENTAR la fuerza del electroimán resultante?
Indice : Piensa en cómo aumentar el campo magnético generado.
Respuesta
Respuesta : A — Más vueltas del cable aumentan el número de espiras, lo que incrementa directamente la fuerza del electroimán.
Por qué no B : Reducir el voltaje disminuye la corriente y por tanto el campo magnético.
Por qué no C : El sentido de enrollamiento afecta la polaridad, no la fuerza.
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11. Dos cables paralelos en Cali llevan corrientes de 8 A y 12 A en direcciones opuestas. Si están separados por 15 cm, ¿cuál es la magnitud de la fuerza magnética por unidad de longitud entre ellos? Usa μ₀ = 4π×10⁻⁷ T·m/A
Indice : Aplica la fórmula de la fuerza entre corrientes paralelas y recuerda que direcciones opuestas producen repulsión.
Respuesta
Respuesta : A — La fuerza por unidad de longitud es F/L = (μ₀×I₁×I₂)/(2πd) = (4π×10⁻⁷×8×12)/(2π×0.15) = 1.28×10⁻⁴ N/m (repulsiva).
Por qué no B : Usaste mal las unidades: 15 cm = 0.15 m, no 1.5 m.
Por qué no C : Confundiste la fórmula con la de la fuerza de Lorentz.
Por qué no D : Olvidaste multiplicar por μ₀ o usaste un valor incorrecto.
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12. Calcula la fuerza magnética sobre un electrón que se mueve a 5×10⁶ m/s perpendicularmente a un campo magnético de 0.1 T en Barranquilla. (qₑ = 1.6×10⁻¹⁹ C)
Indice : Usa la fórmula de la fuerza de Lorentz F = qvB y asegúrate de que el ángulo sea 90°.
Respuesta
Respuesta : A — F = qvB = 1.6×10⁻¹⁹ × 5×10⁶ × 0.1 = 8×10⁻¹⁴ N. La fuerza es perpendicular a la velocidad y al campo magnético.
Por qué no B : Usaste la velocidad en km/h (1.8×10⁷ km/h) en lugar de m/s.
Por qué no C : Confundiste la fórmula con F = ma.
Por qué no D : Olvidaste multiplicar por la carga del electrón.
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13. En un generador eléctrico casero en Bogotá, ¿qué debes hacer para INCREMENTAR la corriente inducida según la ley de Faraday?
Indice : Piensa en cómo aumentar la tasa de cambio del flujo magnético.
Respuesta
Respuesta : A — La corriente inducida es proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético, que aumenta con la velocidad de rotación.
Por qué no B : Menos espiras reducen la fem inducida.
Por qué no C : Una resistencia mayor reduce la corriente, no la induce.
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14. Un electroimán casero en Medellín tiene 500 espiras y lleva una corriente de 2 A. Si duplicas el número de espiras y mantienes la misma corriente, ¿cómo cambia la fuerza del electroimán?
Indice : Recuerda que la fuerza es proporcional al número de espiras.
Respuesta
Respuesta : A — La fuerza de un electroimán es directamente proporcional al número de espiras (F ∝ N), por lo que duplicar las espiras duplica la fuerza.
Por qué no B : La fuerza aumenta, no disminuye.
Por qué no C : La fuerza sí cambia con el número de espiras.
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15. En el cerro Monserrate de Bogotá, ¿qué tipo de energía se convierte principalmente en energía eléctrica cuando un teleférico sube la montaña?
Indice : Piensa en el sistema de frenado regenerativo del teleférico.
Respuesta
Respuesta : A — Cuando el teleférico baja, la energía potencial gravitacional se convierte en energía eléctrica mediante frenos regenerativos que usan inducción electromagnética.
Por qué no B : La energía química no se usa en este proceso.
Por qué no C : La energía térmica no es la fuente principal de conversión eléctrica aquí.
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16. Si un imán de nevera de 0.2 kg en tu casa de Medellín ejerce una fuerza de atracción de 5 N sobre la puerta, ¿qué fracción aproximada de esta fuerza corresponde a la fuerza gravitacional de la Tierra sobre el imán?
Indice : Calcula primero la fuerza gravitacional sobre el imán y luego compara con la fuerza magnética.
Respuesta
Respuesta : A — = mg = 0.2×9.8 = 1.96 N. La fracción es / = 1.96/5 ≈ 0.39.
Por qué no B : Usaste g = 10 m/s² pero no ajustaste el resultado correctamente.
Por qué no C : Olvidaste que la masa del imán es 0.2 kg.
Por qué no D : Confundiste la dirección de las fuerzas.
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17. En un motor eléctrico de juguete en Cali, ¿qué componente es responsable de invertir la corriente en el rotor para mantener el movimiento continuo?
Indice : Piensa en el dispositivo que cambia la polaridad de la corriente en el rotor.
Respuesta
Respuesta : A — El colector de delgas (o conmutador) invierte la corriente en el rotor cada medio giro, manteniendo el par en una sola dirección.
Por qué no B : El rotor es la parte que gira, no invierte la corriente.
Por qué no C : Las escobillas transmiten corriente al rotor pero no invierten la polaridad.
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18. ¿Cuál de estos dispositivos NO utiliza el principio de inducción electromagnética en su funcionamiento?
Indice : Piensa en qué dispositivos convierten energía mecánica en eléctrica o viceversa.
Respuesta
Respuesta : A — Una resistencia eléctrica convierte energía eléctrica en calor por efecto Joule, no usa inducción electromagnética.
Por qué no B : Los transformadores usan inducción para cambiar voltajes.
Por qué no C : Los motores usan inducción para convertir electricidad en movimiento.
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