ingmefiol16.files.wordpress.com · web viewalonso marcelo, finn edward, “física, volumen i,...

PROLOGO

La electricidad y el magnetismo estn estrechamente relacionados y son temas de gran importancia en la fsica. Se usa electricidad para suministrar energa a las computadoras y para hacer que los motores funcionen. El magnetismo hace que un comps o brjula apunte hacia el norte, y hace que nuestras notas queden pegadas al refrigerador. Sin radiacin electromagntica viviramos en la obscuridad pues la luz es una de sus muchas manifestaciones!.

La electricidad puede existir como carga estacionaria, conocida como electricidad esttica; tambin puede estar en movimiento y fluyendo, conocida como corriente elctrica. Las partculas subatmicas tales como los protones y electrones, poseen cargas elctricas minsculas. En tiempos relativamente recientes, la humanidad ha aprendido a almacenar el poder de la electricidad. Este poder, y los muchos tipos de circuitos y dispositivos elctricos que el hombre ha inventado, han transformado el mundo de manera radical. La electricidad tambin juega un papel importante en el mundo natural, cuando se generan poderosos rayos que producen seales que se desplazan a travs de nuestros nervios.

El magnetismo es primo hermano de la electricidad. Algunos materiales, tales como el hierro, son atrados por imanes, mientras que otros, como el cobre, ignoran su influencia. Se describe el movimiento de objetos influenciados por imanes en trminos de campos magnticos. Se sabe que los imanes tienen polo norte y polo sur, y que polos iguales se rechazan entre s, mientras que polos opuestos se atraen. La electricidad y el magnetismo son dos caras de una simple fuerza fundamental. Al acelerar un imn se producir una corriente elctrica, si varas el flujo de electricidad, se origina un campo magntico. Estos principios se usan en la construccin de motores y generadores.

Alterar los campos magnticos produce radiacin electromagntica. Esta energa de movimiento muy rpido ocurre en una forma continua conocidas como espectro electromagntico, que abarca de ondas de radio y microondas a luz ultravioleta, luz visible luz infrarroja, y los potentes rayos X y rayos gamma . Cuando el espectro es separado en sus constituyentes por un espectroscopio, el espectro electromagntico revela mucho sobre objetos distantes tales como las estrellas. Se hace uso de nuestro conocimiento sobre este tipo de radiacin en la construccin de telescopios para ver los cielos, radios para comunicacin, y mquinas de rayos X para diagnsticos mdicos.

La sociedad moderna hace uso de la electricidad y el magnetismo de muchas maneras. Los generadores en las plantas de energa convierten el vapor en flujo elctrico, el cual vuelve a convertirse en energa mecnica cuando la corriente llega hasta un motor. Un lser lee la informacin de un disco compacto, y convierte los patrones microscpicos en sonidos audibles cuando las seales elctricas llegan hasta las bocinas. Los semiconductores de las computadoras canalizan el flujo de informacin contenida en pequeas seales elctricas, enviando informacin sobre electricidad y magnetismo (y muchos otros temas) a travs de Internet hasta su computador!.

Jennifer Bergman.

IDENTIFICACIN

Carreras

: Ing. Electrnica y Sistemas,

Ing Redes y Comunicaciones,

Ing. Industrial y Comercial

Ing. Mecnica

Materia

: Electricidad y Magnetismo

Cdigo

: EXT 140

Pre requisito

: Fsica General

Horas Prcticas : 40 horas.

Horas Tericas: 40 horas.

Total horas

: 80 horas

OBJETIVO GENERAL

1. Fundamentar en base a conceptos, leyes y principios fsicos los fenmenos de electricidad y el magnetismo.

2. Resolver problemas especficos aplicando las leyes y principios estudiados sobre Electricidad y Magnetismo.

3. Verificar mediante experimentos de laboratorio los principios y leyes estudiados.

OBJETIVOS ESPECFICOS

1. Analiza y resuelve problemas de Fuerza, Campo, Potencial y Energa Elctricas y capacitores individualmente aplicando conceptos, leyes y principios fsicos estudiados y aplicados en los ejercicios del MAAP y en la Prctica de Laboratorio No 1.

2. Observa y resuelve circuitos con la Ley de Ohm y Pouillet, combinaciones de resistencias y anlisis de circuitos aplicando Kirchoff de manera individual, aplicando conceptos, leyes y principios fsicos estudiados y aplicados en los ejercicios del MAAP y en la Practica de Laboratorio No 2.

3. Soluciona problemas de Fuerza Magntica sobre carga, Fuerza Magntica sobre corriente y calculo de campo magntico producido por arreglos de conductores, de manera individual, aplicando conceptos, leyes y principios fsicos estudiados y aplicados en los ejercicios del MAAP y en la Practica de Laboratorio No3

4. Examina y soluciona problemas de Fuerza Magntica sobre carga, Fuerza Magntica sobre corriente y calculo de campo magntico producido por arreglos de conductores, de manera individual, aplicando conceptos, leyes y principios fsicos estudiados y aplicados en los ejercicios del MAAP y en la Practica de Laboratorio No3

5. Analiza y resuelve problemas sobre Interferencia, Reflexin, Refraccin y caracterizacin de Ondas, de manera individual, aplicando conceptos, leyes y principios fsicos estudiados y aplicados en los ejercicios del MAAP y en la Practica de Laboratorio No4

PLAN TEMATICO

Unidad

Temas

1

1.1 Carga elctrica.

1.2 Conductores, aislantes y semiconductores.

1.3 Fuerza elctrica.

1.4 Campo elctrico.

1.5 Energa y potencial elctrico.

1.6 Flujo Elctrico. Ley de Gauss para el Campo Elctrico.

1.7 Capacitores y dielctricos.

1.8 Problemas de aplicacin.

2

2.1 Definicin.

2.2 Ley de OHM y resistencia

2.3 Potencia elctrica

2.4 Combinaciones de resistencias

2.5 Leyes de Kirchhoff

2.6 Bateras.

2.7 Resistencia Interna

2.8 Ampermetro y Voltmetro


3

3.1 Imanes y polos magnticos.

3.1.1 Campo magntico terrestre.

3.1.2 Materiales magnticos

3.2 Fuerzas magnticas.

3.3 Produccin de campos magnticos.

4

4.1 Flujo Magntico

4.2 Induccin.

4.2.1 Ley de Faraday.

4.2.2 Ley de Lenz.

4.3 Aplicaciones:

4.3.1 Motor elctrico

4.3.2 Generador elctrico

4.3.3 Transformadores de energa.

4.4 Autoinduccin

4.5 Transformadores

4.6 Problemas de aplicacin

5

5.1 Caractersticas

5.2 Propiedades

5.2.1 Ondas electromagnticas.

5.2.2 Ecuaciones de Maxwell

5.3 Reflexin

5.4 Refraccin


BIBLIOGRAFA

Bibliografa Bsica

Serway, Jewtt, et all; Fsica e ingeniera, Mecnica, CENGAGE Learning, 2010

Halliday, Resnick, Krane, Fsica Volumen I, CECSA, 2000

Halliday, Resnick, Krane, Fsica Volumen II, CECSA, 2000

Fishbane, Gatorowicz, Thonnton, Fsica para Ciencias e Ingeniera Volumen I, Prentice Hall Hispanoamericana, 1993

Fishbane, Gatorowicz, Thonnton, Fsica para Ciencias e Ingeniera Volumen II, Prentice Hall Hispanoamericana, 1993

Giancoli Douglas, Fsica, Principios y Aplicaciones, Prentice Hall Hispanoamericana, 1995

Alonso Marcelo, Finn Edward, Fsica, volumen I, Mecnica, Fondo Educativo Interamericano, 1976

Bibliografa Complementaria

Alonso Rojo, Fsica, Mecnica y Termodinmica, Addison Wesley Iberoamericana, 1979

Machlup Stefan, Fisica, LIMUSA, 1995

Blatt Frank, Fundamentos de Fisica, Prentice Hall Iberoamericana, 1991

Alvarenga Maximo, Fisica General con Experimentos Sencillos, HARLA

Garcia Talavera, Teoria del Campo Magnetico, LIMISA Noriega, 1999

Cantu Luis, Electricidad y Magnetismo, LIMUSA Noriega, 1978

Pginas Web

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/fuerza/fuerza.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/plano/plano.htm

http://www.maloka.org/f2000/wavesparticles/wavpart3.html

http://lectureonline.cl.msu.edu/~mmp/kap18/RR447app.htm

http://ttt.upv.es/jogomez/simula/Tema03/Electric_field_representations.html?RC_2=0

http://links.math.rpi.edu/applets/appindex/sphericalgauss.html

www.xcanedo.blogspot.com



http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/Introduccion/indiceApplets/indice/indice_electro.htm

PLANIFICACIN DE ACTIVIDADES DEL MDULO

No.

Clase

UNIDADES

ACTIVIDAD

ORIENTACIONES PARA EL PRXIMO ENCUENTRO

1

Unidad 1

Carga, fuerza y energa elctrica

Introduccin.

Carga, Fuerza y Energa Elctricas.

2

Campo elctrico. Energa y campo elctrico. Potencial elctrico.

3

Clase Prctica. Carga elctrica. Fuerza. Potencial y Campo Elctrico.

4

Capacidades y dielctricos. El capacitor. Conexiones.

5

Clase Prctica. Capacidad y dielctricos.

ENTREGA INFORME N1

6

PRIMER PARCIAL

7

Unidad 2

Corriente Elctrica

Corriente elctrica.

8

Clase Prctica. Corriente elctrica

ENTREGA INFORME N2

9

Unidad 3 Magnetismo

Magnetismo.

10

Fuerzas magnticas.

11

Clase Prctica. Magnetismo y Fuerzas magnticas.

ENTREGA INFORME N3

12

SEGUNDO PARCIAL

13

Unidad 4

Induccin Magntica

Induccin electromagntica.

14

Clase Prctica. Induccin electromagntica.

15

El motor y generador elctricos. TRC.

16

El transformador.

ENTREGA INFORME N4

17

Clase Prctica

18

Unidad 5

Ondas

Ondas electromagnticas.

19

Clase Prctica

20

EXAMEN FINAL

AREA DE CIENCIAS BASICAS

INSTRUMENTACIN DIDACTICA DEL PERIODO 2011

ASIGNATURA _0935 ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO - No. DE UNIDADES ____5___

UNIDAD No. 1 Carga, Fuerza y Energa Elctricas

CARRERA: Industrial y Comercial, Electrnica y Sistemas, Redes y Telecomunicaciones, Mecnica

PROFESOR _____________________________________________________________________

OBJETIVO DE APRENDIZAJE

Analiza y resuelve problemas de Fuerza, Campo, Potencial y Energa Elctricas y capacitores individualmente aplicando conceptos, leyes y principios fsicos estudiados y aplicados en los ejercicios del MAAP y en la Prctica de Laboratorio No 1.

Contenidos

Qu aprender?

Actividades del Docente

Qu va a hacer para ayudar a que el participante aprenda?

Actividades del participante

Qu hacer para aprender?

Productos de aprendizaje

Tiempo

1.9 Carga elctrica.

1.10 Conductores, aislantes y semiconductores.

1.11 Fuerza elctrica.

1.12 Campo elctrico.

1.13 Energa y potencial elctrico.

1.14 Flujo Elctrico. Ley de Gauss para el Campo Elctrico.

1.15 Capacitores y dielctricos.


1. Plantear los objetivos de la materia, establecer las estrategias de enseanza y los mecanismos de evaluacin.

2. Representa 2 cargas y analizar desde el punto de referencia de cada carga si existe atraccin o repulsin y su representacin vectorial.

3. Exponer la Ley de Coulomb, describiendo el significado da cada termino y su ubicacin en la formula

4. Resuelve ejercicios con varias cargas y la aplicacin de la Ley de Coulomb.

5. Ejemplificar prcticamente repulsin y atraccin utilizando equipo de laboratorio

6. Tarea del ejercicio 1 al 5 del MAAP

7. Exponer significado de campo vectorial. Dar ejemplos. Explicar el significado de Campo Elctrico de una carga

8. Resuelve ejercicios con varias cargas aplicando el concepto de Campo Elctrico y su diferencia con la aplicacin en ejercicios de Fuerza Elctrica

9. Indicar la relacin entre Campo y Fuerza Elctrica.


11. Exponer significado de superficies equipotenciales, diferencia de potencial y potencial y su relacin con Campo Elctrico

12. Exponer el significado de Energa Potencial, su relacin con Potencial y con Fuerza Elctrica

13. Resuelve ejercicios explicando la utilizacin de las formulas de Potencial y Energa Potencial

14. Tarea de ejercicios 11 a 18 del MAAP

15. Exponer el significado de flujo elctrico y de los vectores Campo Elctrico y Vector rea que lo componen.

16. Resuelve ejercicios aplicando el concepto de Flujo


18. Exponer la Ley de Gauss para el Campo Elctrico

19. Ejemplificar prcticamente la Ley de Gauss para el Campo Elctrico con material del Laboratorio

20. Resuelve ejercicios de la Ley de Gauss para superficies de simetra simple

21. Exponer el concepto de capacitor y capacitancia

22. Exponer el fenmeno que se produce al introducir un dielctrico entre las placas de un capacitor.

23. Resuelve ejercicios de capacitores y dielctricos.


25. Exponer los fenmenos producidos al conectar capacitores en serie y en paralelo

26. Exponer el anlisis de combinaciones de conexiones serie y paralelo de capacitores


28. Tarea sobre ejercicios del tema en el MAAP

29. Tarea de autoevaluacin de ejercicios 29 a 44

30. Revisar tareas

1. Resuelve ejercicios sobre Fuerza Elctrica en clase.

2. Resuelve tarea de ejercicios 1 al 5 del MAAP.

3. Resuelve problemas sobre el tema en bibliografa sugerida

4. Presenta tarea y dudas al docente sobre el Fuerza Elctrica

5. Resuelve ejercicios sobre Campo Elctrico en clase

6. Resuelve tarea de ejercicios 6 al 9 del MAAP

7. Resuelve manera obje problemas sobre el tema en bibliografa sugerida

8. Presenta tarea y dudas al docente sobre Campo Elctrico

9. Resuelve ejercicios sobre Potencial y Energa Potencial en clase


11. Resuelve problemas sobre el tema en bibliografa sugerida.

12. Presenta tarea y dudas al docente sobre Potencial y Energa Potencial

13. Resuelve ejercicios sobre Flujo Elctrico en clase



16. Presenta tarea y dudas al docente sobre Flujo Elctrico

17. Resuelve ejercicios sobre Capacitores y Dielctricos en clase

18. Resuelve ejercicios 23 a 25 del MAAP


20. Presenta tarea y dudas al docente sobre Capacitores y Dielctricos

21. Resuelve ejercicios sobre Combinaciones de Capacitores en clase

22. Resuelve tarea de ejercicios 26 a 28 del MAAP


24. Presenta tarea y dudas al docente sobre Combinaciones de Capacitores

25. Resuelve ejercicios de autoevaluacin de 29 al 44 del MAAP

26. Realiza y presenta informe de la practica de laboratorio No1

27. Utiliza el applet seleccionado y comprueba los resultados obtenidos en la practica de laboratorio

Analiza, caracteriza y resuelve problemas de capacitores detallando el campo elctrico y fuerza elctrica, energa, potencial y flujo que los definen.

12

Horas

Materiales de apoyo

Equipo requerido

Fuentes de informacin

MAAP de Electricidad Y Magnetismo

Practica de Laboratorio de la unidad.





http://ttt.upv.es/jogomez/simula/Tema03/Determine_the_sign_of_the_charge.html

http://www.maloka.org/f2000/wavesparticles/wavpart3.html

http://lectureonline.cl.msu.edu/~mmp/kap18/RR447app.htm

http://ttt.upv.es/jogomez/simula/Tema03/Electric_field_representations.html?RC_2=0

http://links.math.rpi.edu/applets/appindex/sphericalgauss.html

Pizarrn

Multimedia

DVD

Equipo de Laboratorio de Electricidad y Magnetismo








CRITERIOS DE EVALUACION

La aprobacin de la unidad comprender :

15 % Presentacin de tareas

15 % Evaluacin oral desarrollada en cada clase

20 % Presentacin de la prctica y de informe de laboratorio

50 % Evaluacin de la unidad

Identifica y aplica correctamente formulas Campo Elctrico, Fuerza Elctrica, Energa Potencial y Potencial emitiendo juicios sobre cuales cantidades son escalares y cuales vectoriales solucionando 2 problemas

Identifica el vector rea en una superficie de simetra simple y su relacin con el Campo Elctrico, solucionando un problema

Analiza, identifica y aplica caractersticas de un capacitor y su relacin con el dielctrico, solucionando un problema

Analiza las caractersticas de las combinaciones de capacitores, identifica y aplica las formulas correctamente y soluciona un problema de combinaciones de capacitares.

100 % Total de la unidad

OBSERVACIONES

Dentro de las polticas de acreditacin, el alumno deber tener un comportamiento adecuado y de respeto con sus compaeros y con su docente.

Deber ser puntual y asistir regularmente a su clase, cuando esto no se d, deber dar a conocer a su profesor la razn de su falta.

Los trabajos deben contener una portada que comprenda toda la informacion, que identifique al alumno, equipo de trabajo, tema del trabajo a que corresponde. Los trabajos deben se bien presentados, con limpieza, calidad y buena ortografia para hacerse acreedor a la maxima puntuacion.

Queda prohibido el uso de celulares y equipo de sonido personalizado en la hora de clase

FORMULARIO

ELECTRON

q = e = -1,602(10(19 C

m = 9,107(10(31 Kg

[

]

SI

C

[

]

SI

kg

PROTON

q = e = +1,602(10(19

m = 1,670(10(27

[

]

SI

C

[

]

SI

kg

FUERZA ELECTRICA: LEY DE COULOMB

2

12

r

2

Q

1

Q

k

F

=

SI

N

2

s

m

Kg

=

CAMPO ELECTRICO

2

r

Q

k

E

=

q

F

=

SI

C

N

C

2

s

m

Kg

=

POTENCIAL

r

Q

k

V

=

=

o

AB

A

B

q

W

V

V

=

-

SI

V

C

2

s

2

m

Kg

C

J

=

=

ENERGA POTENCIAL ELCTRICA

12

r

2

Q

1

Q

k

U

=

VQ

pe

E

=

SI

VC

2

s

2

m

kg

J

=

=

CAPACITOR

V

Q

C

=

d

A

o

K

=

SI

F

2

m

Kg

2

C

2

s

V

C

=

CAPACITORES EN SERIE:

Q=Q1=Q2=Q3

V=V1+V2+V3

3

C

1

2

C

1

1

C

1

C

1

+

+

=

CAPACITORES PARALELO:

Q=Q1+Q2+Q3

V=V1=V2=V3

3

C

2

C

1

C

C

+

+

=

k

9x109

2

2

3

s

C

kg

m

(o

8,85x10(12

kg

m

s

C

3

2

2

Ejercicios desarrollados.

1. Tres cargas elctricas q1, q2 y Q estn dispuestas en los vrtices (esquinas) del tringulo, como se muestra en la figura. Si las magnitudes de q1 y q2 son de 3 C: a) Calcular la fuerza en la carga Q = 2 C. b) Calcular el campo elctrico en la carga Q = 2 C.

a. Solucin.

i. Graficar los vectores correspondientes a la fuerza que recibe Q de q1, FQq1, y la que recibe Q de q2, FQq2

ii. Hallar los valores numricos:

== ,2,5 -10 .=75,5Escriba aqu la ecuacin.

iii. La fuerza:

FxQ=-FQq1cos-FQq2cos=-5,08N cos(75,5) -5,08N cos(75,5)=-2,54N

FyQ= -FQq1sen+FQq2sen=-5,08N sen(75,5) +5,08N sen(75,5)=0

=2,54 N

b. Solucin 1:

i. Graficar los vectores que representan el campo elctrico sobre Q

ii. Hallar los valores numricos:

iii. El campo elctrico:

ExQ=EQq1cos+EQq2cos=cos(75,5) cos(75,5)

=1,27106 N/C

EyQ=+ EQq1sen - EQq2sen=sen(75,5)-sen(75,5) =0

EQ= EQx +EQy= 1,27106 N/C i + 0 N/C j= 1,27106 N/C i

1,27106 N/C

b. Solucin 2:

=

2. Un electrn y un protn estn separados 10 cm. a) Cul es la magnitud de la fuerza sobre el electrn? b)Cul es la fuerza sobre el sistema?

a)

N

10

23

m

)

(10

C

10

.

1,6

C

10

.

1,6

)

/C

m

(N

10

9

F

r

q

.

q

.

k

F

27

-

2

2

1

-

19

-

19

-

2

2

9

2

2

1

=

=

=

=

b) La fuerza neta sobre el sistema es cero.

3. Cul es la energa potencial elctrica de un electrn localizado a 15 cm de una carga de 6 (C?

m

N

10

5,76

0,15

10

6

10

1,6

10

9

r

q

.

q

.

k

U

4

-6

-19

9

1

2

1

=

=

=

4. Cul es a) el campo elctrico y b) el potencial elctrico de una carga de - 10 (C a una distancia de 10 m?

a)

C

N

900

m

(10)

C

10

C

Nm

10

9

r

q

.

k

E

2

2

5

-

2

2

9

2

1

=

=

=

b)

C

Nm

900

m

(10)

C

10

C

Nm

10

9

r

q

.

k

V

-5

2

2

9

1

1

=

=

=

5. Un capacitor de placas planas y paralelas que tienen un rea de 0,70 m2 y una separacin entre estas de 1 mm, se conecta a una fuente de 50 V. Calcular la capacidad y la carga: a) Cuando hay aire entre las placas, b) Cuando hay un material con constante dielctrica de 2,5.

a) K = 1 (aire),

6,2nF

F

10

6,2

m

10

m

0,7

m

N

C

10

8,85

1

d

A

K

C

9

-

3

-

2

2

2

12

-

0

=

=

=

=

C

0,31

C

10

0,31

V

50

F

10

6,2

CV

q

V

q

C

6

9

-

m

=

=

=

=

=

b) K=2,5

15.5nF

F

10

15.5

m

10

m

0,7

m

N

C

10

8,85

2,5

d

A

K

C

9

-

3

-

2

2

2

12

-

0

=

=

=

=

C

7,8

C

10

7,8

V

50

F

10

15,5

CV

q

V

q

C

6

9

-

m

=

=

=

=

=

-

Ejercicios propuestos.

Fuerza y Campo Elctrico

1. Una fuerza de 6N hacia el este acta sobre una carga 1 cuando se coloca una carga2 de 5C a30 cm al este de la carga1. Calcular el valor de la carga 1.

2. Tres cargas se colocan en lnea recta. La fuerza en la carga 2, 4C, es de 12 N y se dirige hacia la derecha. La carga 1 es de -3C. Cul es el signo y magnitud de la carga 3? r12=12 cm, r32=20 cm

3. Dos cargas, una de -8C y la otra de 12C son colocadas a 120 mm de distancia, una de la otra, en el aire. Cul es la fuerza resultante en una tercera carga de -4C colocada a mitad de camino entre las otras 2 cargas?

4 Calcular la fuerza elctrica en la carga 1, si

C

10

2

q

C

10

3

q

C

10

1

q

6

3

6

2

6

1

-

-

-

-

=

=

-

=

5 Se localizan tres cargas ubicadas en las esquinas de un triangulo equiltero. Calclese la fuerza elctrica neta sobre la carga de 7C.

6. Encontrar el campo elctrico en el punto P de la figura, ubicado sobre el eje y a 0.4 m sobre el origen, producido por las tres cargas puntuales que se muestran. La carga q1 = 7C se ubica en el origen del sistema de coordenadas, la carga q2 = -5 C se ubica en el eje x a 0.3 m del origen y la carga q3 = -3C a la derecha del punto P y a 0.4 m sobre q2. b) Determinar la fuerza elctrica ejercida sobre una carga de 3x10-8 C cuando se ubica en el punto P.

7. Determinar el campo elctrico producido en la carga 3, si

C

10

2

.

0

q

C

10

5

.

0

q

C

10

5

,

1

q

3

3

3

2

3

1

-

-

-

=

-

=

=

8. La figura muestra a dos cargas +q y- 2q separadas una distancia d. a) Determinar el campo elctrico en los puntos A, B y C. b) Hacer un dibujo burdo de las lneas de fuerza si q=2C y d=3 cm

9. Un objeto que tiene una carga neta de 24 C se coloca en un campo elctrico uniforme de 610 N/C dirigido verticalmente. Cul es la masa de este objeto si "flota" en el campo?

Potencial y Energa Potencial

10. Cuando se conectan los bornes de una batera de 400 V a dos lminas paralelas, separadas una distancia de dos centmetros, aparece un campo uniforme entre ellas. a) Cunto vale la intensidad de este campo? b) Qu fuerza ejerce el campo anterior sobre un electrn.

11. Determine el trabajo necesario para trasladar una carga de 3 C desde un punto cuyo potencial es de 10 V a otro de potencial -5 V.

12. Una carga de 10 C aumenta en 100 J su energa al trasladarse de un punto en el que el potencial es de 20 V a otro punto. Cul ser el potencial de ese otro punto?

13. La diferencia de potencial elctrico entre puntos de descarga durante una tormenta elctrica en particular es de 1.23 x 109 V. Cul es la magnitud del cambio en la energa potencial elctrica de un electrn que se mueva entre estos puntos?

14. Una carga de 15 nC puede producirse por simple frotamiento. A qu potencial elevara dicha carga a una esfera conductora y aislada de 16 cm. de radio?

15. Una carga positiva de 6.10-6C., se encuentra en el origen de coordenadas. a) Cul es el potencial a una distancia de 4 metros?; b) Qu trabajo tenemos que hacer para traer otra carga positiva de 2.10-6C desde el infinito a esa distancia?;c) Cul ser la energa potencial de esa carga en dicha posicin?

16. En la molcula de sal comn (cloruro de sodio) NaCl, el sodio es ionizado con carga +e (aproximadamente) y el cloro con carga e. Aproximando los dos tomos ionizados como cargas puntuales (+e y e), separadas por la distancia de separacin de los tomos de la molcula de 2,4(10-10m; calcular la energa potencial elctrica de la molcula

17. Calcular el campo elctrico E en el centro del cuadrado, as como la diferencia de potencial entre los puntos A y

18. Los cargas puntuales q1=12 x 10-9 C y q2=-12 x 10 -9 C estn separadas 10 cm. como muestra la figura. Calcular la diferencia de potencial entre los puntos ab, bc y ac

19.

Flujo Elctrico

20. Sea un campo E = (3,5 103 i) N/C . Hallar el flujo a travs de un rectngulo de 0,35 m x 0,70 m, si es: a) Paralelo al plano YZ; b) Paralelo al plano XY; c) Contiene al eje Y y su perpendicular forma un ngulo de 40 con el eje X .

21. Un campo de 2,0 104 N/C y direccin perpendicular a la superficie existe en un da de tormenta. Un automvil, cuya base se puede considerar como un rectngulo de 6 m x 3 m, viaja a travs de un camino que tiene una inclinacin de 10 respecto de la horizontal. Hallar el flujo a travs de la base del auto.

22. Un cubo de 20 cm de lado est situado en una regin del espacio en la existe un campo electrosttico de 250 N/C en direccin vertical positiva. Hallar el flujo a travs del cubo.

23. Concntrica con un cubo imaginario de 3 m de arista, se tiene una esfera conductora aislada, inicialmente descargada. La esfera tiene 40 cm de radio y se le comunica una carga positiva tal que adquiere un potencial de 20.000 voltios respecto al infinito. Calcular el flujo elctrico que atraviesa una de las caras del cubo.

Capacitores

24. En un condensador aislado de placas plano-paralelas de 100 cm2, si las placas se alejan 5 cm, la diferencia de potencial entre ellas aumenta 400 V. Deducir la carga en cada una de las placas del condensador. Se supone que el dielctrico es aire.

25. Un condensador de placas plano-paralelas se carga a una d.d.p. de 120 V siendo aire el dielctrico.. Cuando se introduce entre las placas una lmina de vidrio que llena dicho espacio, la d.d.p. cae a 80 V. a) Averiguar cual es la constante dielctrica del vidrio utilizado; b) Con cul de los dielctricos se tendr s ms energa almacenada. ?.

26. Cierto capacitor tiene una capacitancia de 4 (F cuando sus placa estn separadas 0.2 mm por aire. Se utiliza una batera para cargar las placas con una diferencia de potencial de 500 V y luego se desconecta del sistema. a) Si se inserta una placa de mica, K=5, de 0.2 mm de espesor entre las placas, cul es la diferencia de potencial entre ellas? b) Cul ser la capacitancia despus de haber insertado el dielctrico, c)Cul es la permisividad de la mica?.Suponer una fuente de voltaje que permanece conectada al capacitor de 4(F. d)Cul sera el incremento de carga debido a la insercin del dielctrico?

27. Un capacitor de 4 [mF] cargado a 400 [V] y otro de 6 [mF] cargado a 600 [V], se conectan de manera que la placa positiva de cada uno queda conectada a la negativa del otro. (a) Con cunta carga queda cada capacitor luego de hacer la conexin? (b) Cul es la diferencia de potencial final entre sus placas? (c) En cunto cambi la energa del sistema como consecuencia de la conexin?

28. Con condensadores de 1 F que pueden soportar 10 V, Cmo podra obtenerse una capacidad equivalente de 10 F que pudiera soportar 30 V ?

29. Calcular la capacidad del sistema de la figura y la d.d.p. en cada condensador (todos iguales), siendo la d.d.p entre A y B de 3000 V.

Miscelnea

30. Un electrn es lanzado con una velocidad de 2.106 m/s paralelamente a las lneas de un campo elctrico uniforme de 5000 V/m. Determinar: a) La distancia que ha recorrido el electrn cuando su velocidad se ha reducido a 0'5.106 m/s; b) La variacin de potencial que ha experimentado en ese recorrido; c) La variacin de energa potencial que ha experimentado en ese recorrido.

31. Dos cargas puntuales e iguales de valor 2 mC cada una, se encuentran situadas en el plano XY en los puntos (0,5) y (0,-5), respectivamente, estando las distancias expresadas en metros.a)En qu punto del plano el campo elctrico es nulo?; b) Cul es el trabajo necesario para llevar una carga de 1C desde el punto (1,0) al punto (-1,0)?

32. Se tienen tres cargas en los vrtices de un tringulo equiltero cuyas coordenadas, expresadas en cm, son: A (0,2),B (-3, -1),C (3, -1). Se sabe que las cargas situadas en los puntos B y C son iguales a 2 mC y que el campo elctrico en el origen de coordenadas (centro del tringulo) es nulo. Determinar: a) La grfica del problema, b)El valor de la carga situada en el vrtice A; c) El potencial en el origen de coordenadas

33. Se tienen dos condensadores de 3 y 5 microfaradios cargados a 500 y 700 voltios respectivamente. Permaneciendo cargados se unen las placas del mismo signo. Determinar la d.d.p. que se establecer y la carga de cada condensador.

34. Se tienen cuatro cargas en los vrtices de un cuadrado como se indica en la figura, en la que Q=4(10-6 C. Determinar: a) El campo elctrico en el centro del cuadrado, b) El trabajo necesario para mover una carga de prueba de valor q desde C hasta A

35. Cuatro condensadores iguales de 30 microfaradios se conectan segn la figura. Determinar la capacidad equivalente del conjunto y la d.d.p. a que est sometido y la carga que almacena cada condensador si conectamos los puntos A y B a una d.d.p. de 500 voltios.

36. Determinar la relacin que existe entre las capacidades de dos condensadores si conectados en serie tiene una capacidad cuatro veces menor que conectados en paralelo

37. Dos cargas elctricas puntuales de +10 m C y - 10 m C estn separadas 10 cm. Determinar el campo y potencial elctrico en el punto medio de la recta que las une y en un punto equidistante 10 cm de las cargas.

38. Dos esferas de 25 gramos estn cargadas con idntica carga elctrica y cuelgan de dos hilos inextensibles y sin masa de 80 cm de longitud, suspendidos del mismo punto. Los hilos forman 45 con la vertical. Calcular: a) la carga de cada esfera y b) la tensin del hilo.

39. Entre dos placas planas existe una diferencia de potencial de 15 V y la intensidad del campo elctrico es 30 N /C. Determinar: a) La separacin entre las placas, b) La aceleracin que experimenta una partcula de 5 gramos y carga +2'5.10-9 C situada entre las placas, c) La variacin de la energa potencial al pasar la partcula de una placa a la otra

40. Calcular la intensidad de un campo elctrico si al colocar una carga de 48C en l, el campo acta con una fuerza de 1,6N.

41. a) Hallar la aceleracin de un protn en un campo elctrico de 500N/C, b) Cuntas veces esta aceleracin es mayor que la gravedad?

42. Un avin vuela a travs de un nubarrn a una altura de 2000m. Si hay una concentracin de carga de 40C a una altura de 3000 m dentro de la nube y -40C a una altura de 1000m: a) cul es el campo elctrico en el exterior de la aeronave?; b) y en el interior?

43. Dos cargas puntuales de 310-6 C estn localizadas en los puntos (0,2) y (0,-2), respectivamente. Otras dos cargas Q estn localizadas en (4,2) y (4,-2). Sabiendo que el campo elctrico es el origen de coordenadas es 310-6 N/C , determinar el valor de Q.

44. a) Calcular el trabajo realizado para llevar una carga de 10-6 C desde el infinito hasta un punto que dista 3m de otra carga puntual de 210-6 C, b) Hallar la fuerza que actuar sobre la carga en este punto.

45. En el tubo de imagen de un televisor los electrones parten del reposo y se aceleran dentro de una regin en la que existe una diferencia de potencial de 30000 V antes de golpear sobre el revestimiento de material de fsforo de la pantalla. Calcular la velocidad con la que los electrones chocan con la pantalla

LABORATORIO

INSTRUCCIONES GENERALES PARA LA REALIZACIN DE INFORMES DE LABORATORIO DE FISICA

1. La nota de laboratorio es de 15 puntos.

2. Los 15 puntos son el promedio obtenido en las 4 prcticas de la Gua de Laboratorio.

3. Los 15 puntos son la suma de:

a. 4 puntos por aprobar examen previo a la practica de laboratorio,

b. 1 punto por presentar la hoja de datos

c. 10 puntos de informe

i. El informe se refiere a las respuestas del inciso 6 de cada Gua de Laboratorio

4. Si el estudiante asiste a la prctica pero no entrega informe tiene 0 puntos.

5. Si el estudiante no asiste a la practica, es decir no tiene sello, y entrega informe tiene 0 puntos

6. El laboratorio se realizar fuera de las horas de clase terica y previa reserva de horario con el Asistente de Laboratorio.

7. Si el estudiante no se presentase en el horario reservado deber realizar una nueva reserva dentro de los horarios disponibles.

8. Previo a la realizacin de la prctica de laboratorio el estudiante debe responder preguntas relacionadas con la teora indicada en el inciso 2 de cada gua de Laboratorio.

9. El vencer las preguntas previas es requisito para realizar la experiencia.

10. El estudiante tendr 3 oportunidades para responder correctamente a las preguntas.

11. De no responder correctamente a las preguntas luego de tres intentos deber reservar otra hora en funcin de la disponibilidad de horario existente.

12. La prctica se realiza en grupos, cuyo nmero de componentes mximo ser de cinco (5) estudiantes.

13. Cada grupo debe tener un responsable que se encarga de recoger y devolver el material utilizado en cada prctica mediante un formulario.

14. Cada responsable de grupo debe verificar que el material utilizado en la prctica est en el mismo estado al devolverlo que al recibirlo.

15. El Asistente de Laboratorio orienta al estudiante sobre el manejo del equipo pero no realiza la prctica en vez del estudiante

16. Cuando la prctica haya terminado, cada estudiante, de manera individual, deber presentar al Asistente de Laboratorio los datos que haya tomado, esquemas, etc. durante la realizacin de la prctica de laboratorio para que sean sellados.

17. Los datos, esquemas, etc. slo tiene(n) validez si contiene(n) la fecha, la firma y el sello del Asistente o Profesor de Laboratorio.

18. Cualquier dao ocurrido al material de laboratorio durante la realizacin de la experiencia debe ser reparado o repuesto por el grupo en su totalidad y no slo por el responsable.

19. Los componentes del grupo deben reparar o restituir el material daado de laboratorio antes de la realizacin de la siguiente prctica de laboratorio.

20. Si los componentes del grupo no reparan o restituyen el material daado en la fecha prevista en el inciso 13 se har un informe a PASE para que el material o equipo daados sean cargados a las respectivas cuentas financieras de los estudiantes del grupo que ocasiono el dao.

21. Si los componentes del grupo no reparan o restituyen el material daado en la fecha prevista en el inciso 13 no realizaran mas prcticas de laboratorio en el modulo.

22. El estudiante que ingresa al laboratorio debe trabajar con las mximas precauciones, por lo tanto, no debe olvidar que es un lugar donde debe comportarse de manera adecuada.

23. El mal comportamiento de cualquier estudiante durante la realizacin de la prctica de laboratorio ser sancionada con la expulsin del laboratorio no pudiendo recuperar la prctica an si sta hubiera estado en la etapa final.

24. Una expulsin del laboratorio equivale a la prdida de la nota en el mismo.

25. Las fechas de presentacin de los informes se encuentran en el Plan de Clase del MAP de la materia.

26. El informe se entrega en el Laboratorio de Fsica en la fecha indicada hasta 5 minutos antes de ingresar a la clase terica.

27. Informes presentados fuera de fecha u hora no se califican.

28. El informe se presenta en forma individual.

29. Lo escrito por el estudiante en el informe presentado deben ser un resumen de lo hallado en la bibliografa.

30. Si dos o ms informes tuvieren alguna igualdad en alguna parte del mismo, la nota ser cero (0).

31. Informes entregados fuera de horario no se califican.

32. Informe que no tuviera la(s) hoja(s) de datos sellada(s) no se califica.

33. Los informes son calificados por el Profesor de Laboratorio.

34. Los informes se recogen calificados tres das despus de la fecha de entrega.

35. La nota promedio de los cuatro (4) informes se entrega al Profesor de Ctedra al finalizar el mdulo.

36. Se realiza recuperacin de Prcticas de laboratorio solo en el horario existente en el Laboratorio para tal efecto.

37. La realizacin de las prcticas de laboratorio habilitan al estudiante a la realizacin de los exmenes parciales y final segn cronograma de la materia.

Comprobar experimentalmente las caractersticas de un condensador.

El estudiante debe leer sobre los siguientes temas antes de dar el examen que le habilita a realizar la prctica de laboratorio:

Fuerza Elctrica

Campo Elctrico

Potencial Elctrico

Energa potencial elctrica

Aislantes, conductores y semiconductores

Flujo elctrico

Capacitores

Combinaciones serie y paralelo de capacitores

Capacitor de placas regulable

Dielctrico, 1

Capacmetro, 1

Vernier, 1

ATENCION: ATENCION: El capacmetro ser manejado nica y exclusivamente bajo autorizacin y en presencia de los asistentes de laboratorio.

4.1.1 Seleccionar un capacitor de placas regulables circulares o triangulares.

4.1.2 Segn la forma de las placas del capacitor medir base y altura o dimetro

4.1.3 Seleccionar un dielctrico. Se puede utilizar la cantidad de lminas de dielctrico que se desee.

4.1.4 Colocar las lminas entre los platos de capacitor regulable de manera que cubra totalmente el espacio entre placas.

4.1.5 Ajustar las placas del capacitor de manera que no exista aire entre las placas del dielctrico.

4.1.6 Medir el grosor del dielctrico o el espacio entre placas metlicas.

4.1.7 Colocar las puntas del capacmetro en los bornes del capacitor.

4.1.8 Registrar la lectura.

4.1.9 Extraer el dielctrico de entre las placas del condensador regulable.

4.1.10 Verificar que el espacio entre placas del condensador sea el mismo que en 4.1.6.

4.1.11 Registrar la lectura del capacmetro.

4.2.1 Colocar el doble o la mitad de lminas de dielctrico entre las placas del capacitor.

4.2.2 Realizar desde 4.1.5 hasta 4.1.11.

4.4.1 Seleccionar el capacitor de placas paralelas cuadradas.

4.4.2 Seleccionar el primer dielctrico utilizado, cuidando que tenga menor rea que las placas.

4.4.3 Medir los lados de las placas del capacitor.

4.4.4 Medir los lados del dielctrico.

4.4.5 Colocar las lminas entre los platos del capacitor regulable de manera similar a alguna de las figuras:

4.4.6 Ajustar las placas del capacitor de manera que no exista aire entre las placas del dielctrico.

4.4.7 Medir el grosor del dielctrico o el espacio entre placas metlicas.

4.4.8 Colocar las puntas del capacmetro en los bornes del capacitor.

4.4.9 Registrar la lectura.

TABLA N 1

CONDENSADOR N 1

Base=

Altura=

Dimetro=

Nombre Dielctrico:

Ancho abertura 1

C1 con dielctrico

C01 sin dielctrico

Ancho abertura 2

C2 con dielctrico

C02 sin dielctrico

TABLA N 2

CONDENSADOR N 2

Lado 1 =

Lado 2=

Dielctrico= .

Dielctrico= aire

Lado 1 =

Lado 1 =

Lado 2 =

Lado 2 =

Ancho abertura=

Ancho abertura=

Capacitancia equivalente ( Ceq)=

PARTE 1

6.1. Calcular el rea de las placas del capacitor N 1 utilizando

=

=

circular

placa

la

para

,

4

d

A

triangular

placa

la

para

,

2

bh

A

2

C

T

donde

=

=

=

circular

placa

la

de

dimetro

d

triangular

placa

la

de

altura

h

tringular

placa

a

l

de

base

b

6.2. Calcular el error del rea de las placas de los condensadores utilizando

=

+

=

circular

placa

la

de

area

el

para

,

d

Sd

2A

S

triangular

placa

la

de

area

el

para

,

h

h

S

b

b

S

A

S

c

A

2

2

t

A

donde

=

=

=

=

=

utilizado

o

instrument

del

medida

mnima

Sd

Sh

Sb

circular

placa

la

de

rea

A

triangular

placa

la

de

rea

A

c

t

Con los datos de las Capacitor N 1, ancho de abertura 1:

6.3. Calcular la constante dielctrica

A

d

C

K

0

1

1

1

e

=

del material, donde

=

=

=

=

vaco

del

dad

permeabili

rea

A

1

abertura

de

ancho

d

o

dielctric

con

ia

capacitanc

C

0

1

1

6.4. Calcular el error de la constante dielctrica utilizando

2

A

2

d

2

c

1

11

k

A

S

d

S

C

S

K

S

+

+

=

donde

=

=

=

6.2

en

calculado

rea

del

error

S

o

instrument

del

medida

mnima

S

o

capacmetr

del

lectura

mnima

S

A

d

c

6.5. Calcular la constante dielctrica

A

d

C

K

0

01

0

e

=

del aire, donde

=

=

=

=

vaco

del

dad

permeabili

rea

A

1

abertura

de

ancho

d

o

dielctric

sin

ia

capacitanc

C

0

01

6.6. Calcular el error de la constante dielctrica utilizando

2

A

2

d

2

c

0

0

A

S

d

S

C

S

K

Sk

+

+

=

donde

=

=

=

6.2

en

calculado

rea

del

error

S

o

instrument

del

medida

mnima

S

o

capacmetr

del

lectura

mnima

S

A

d

c

6.7. Calcular la constante dielctrica utilizando

01

1

11

C

C

K

=

donde

=

=

o

dielctric

sin

ia

capacitanc

C

o

dielctric

con

ia

capacitanc

C

01

1

6.8. Calcular el error SK11 de la constante,

2

01

01

2

1

1

C

11

11

k

C

S

C

S

K

S

+

=

donde

o

capacmetr

del

medida

mnima

S

S

01

1

C

=

Con los datos de las Capacitor N 1, ancho de abertura 2:

6.9. Repetir desde 6.3 a 6.8 para el ancho de abertura 2. Se obtendr K2, K02 y K22.

6.10. Determinar la desviacin estndar relativa, DER, de cada constante dielctrica calculada utilizando

100

a

dielctric

constante

a

dielctric

constante

la

de

error

DER

=

6.11. Con los clculos realizados en 6.10 llenar la Tabla 3:

TABLA N 3

CONSTANTES DIELCTRICAS

CAPACITOR FORMA

Dielctrico:

Ancho abertura 1

K1 =

K11=

K01=

DER=

DER=

DER=

Ancho abertura 2

K2 =

K22=

K02=

DER=

DER=

DER=

PARTE 2

6.12. Con los datos de la Tabla 2 calcular el rea ocupada por el dielctrico utilizando

2

1

D1

L

L

A

=

donde

=

=

2

o

dielctric

del

2

lado

L

1

o

dielctric

del

1

lado

L

2

1

6.13. Calcular el rea del capacitor ocupada por aire empleando

1

D

R

01

A

A

A

-

=

donde

=

=

6.12

en

calculada

o

dielctric

del

rea

A

r

rectangula

placa

la

de

rea

A

D1

R

6.14. En base a la Tabla N 3 utilizar la constante dielctrica del material con menor DER para calcular la capacitancia del espacio ocupado por el dielctrico en el capacitor de placas rectangulares, utilizando

1

1

D

0

1

1

D

d

A

K

C

e

=

EMBED Equation.3 donde

=

=

=

=

vaco

del

dad

permeabili

6.12

en

calculada

rea

A

2

tabla

,

o

dielctric

el

para

grosor

d

material

del

a

dielctric

constante

K

0

D1

1

1

6.15. En base a la Tabla N 3 seleccionar la constante dielctrica del aire con menor DER para calcular la capacitancia del espacio ocupado por el aire en el capacitor 2, utilizando

1

01

0

0

01

d

A

K

C

e

=

EMBED Equation.3 donde

=

=

=

=

vaco

del

dad

permeabili

6.13

en

calculada

rea

A

2

tabla

1,

o

dielctric

el

para

grosor

d

vaco

del

a

dielctric

constante

K

0

1

1

0

6.16. Llenar la Tabla 4 con los datos que se indican:

TABLA 4

Capacitancia Material C1 =

Capacitancia del aire C0=

1

0

0

1

C

C

C

C

)

serie

(

Ceq

+

=

=

0

1

C

C

)

paralelo

(

Ceq

+

=

=

De la Tabla 2: ( Ceq1)=

6.1 Describir el comportamiento del campo elctrico, voltaje, carga, fuerza elctrica, cuando un capacitor tiene un aislante entre sus placas y cuando no lo tiene.

6.2 Se utilizaron dos mtodos para calcular las constantes dielctricas. Analizar la razn de la diferencia entre resultados

6.3 En base a las caractersticas de capacitores en paralelo indicar a) cual de las combinaciones de la practica cumpla con dichas caractersticas y b) si los valores obtenidos experimentalmente confirman la aseveracin de a)

6.4 En base a las caractersticas de capacitores en serie indicar a) cual de las combinaciones de la practica cumpla con dichas caractersticas y b) si los valores obtenidos experimentalmente confirman la aseveracin de a)











ASIGNATURA 0935 ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO No. DE UNIDADES ____5__

UNIDAD No. _2 CORRIENTE ELECTRICA

CARRERA Industrial y Comercial, Electrnica y Sistemas, Redes y Telecomunicaciones, Mecnica


El estudiante resuelve 5 problemas sobre Ley de Ohm y Pouillet, combinaciones de resistencias y anlisis de circuitos aplicando Kirchoff de manera individual, aplicando conceptos, leyes y principios fsicos estudiados y aplicados en los ejercicios del MAAP y en la Practica de Laboratorio No 2.

Contenidos

Qu aprender?






Tiempo

2.10 Definicin.

2.11 Ley de OHM y resistencia

2.12 Potencia elctrica

2.13 Combinaciones de resistencias

2.14 Leyes de Kirchhoff

2.15 Bateras.

2.16 Resistencia Interna

2.17 Ampermetro y Voltmetro


1. Graficar un capacitor y exponer el fenmeno que se produce al conectar ambas placas metlicas a un conductor, uno grueso y otro delgado.

2. Exponer las caractersticas de los conductores, su relacin con el voltaje existente e introducir el concepto de corriente.

3. Deducir la Ley de Ohm.

4. Exponer la influencia de la temperatura en el proceso de conduccin elctrica, la influencia del rea atravesada por la corriente y el material del que esta constituido el conductor.

5. Deducir la Ley de Pouillet

6. Exponer el concepto de potencia. Recalcar la diferencia entre conceptos de potencia y potencial

7. Realizar ejercicios de aplicacin de la Ley de Ohm, Ley de Pouillet y potencia.


9. Exponer los fenmenos producidos al conectar resistencias en serie y en paralelo

10. Exponer el anlisis de combinaciones de conexiones serie y paralelo de resistencias


12. Tarea sobre ejercicios del tema en el MAAP

13. Exponer los fenmenos que se producen al conectar resistencias y fuentes en combinaciones en serie y paralelo.

14. Exponer el mtodo de anlisis de Kirchoff.

15. Realizar ejercicios de aplicacin de la Ley de Kirchoff


17. Revisin de tarea

1. Resolver ejercicios sobre la Ley de Ohm, Ley de Pouillet y potencia en clase

2. Resolver tarea de ejercicios 1 al 8 del MAAP

3. Resolver problemas sobre el tema en bibliografa sugerida

4. Presentar tarea y dudas al docente sobre la Ley de Ohm, Ley de Pouillet y potencia

5. Resolver ejercicios sobre combinaciones de resistencias en clase



8. Presentar tarea y dudas al docente sobre combinaciones de resistencias

9. Resolver ejercicios sobre anlisis de circuitos utilizando Kirchoff

10. Resolver tarea de ejercicios 17 a 21 del MAAP


12. Presentar tarea y dudas al docente sobre anlisis de circuitos utilizando Kirchoff

Analiza y Resuelve problemas de resistencias describiendo el potencial y la corriente que las caracterizan aplicando los mtodos de anlisis correspondientes

8

Horas

Materiales de apoyo

Equipo requerido



Practica de Laboratorio sobre Resistencias


http://www.walter-fendt.de/ph14s/ohmslaw_s.htm

http://usuarios.multimania.es/pefeco/jugandoohm/jugando.htm

http://usuarios.multimania.es/pefeco/leyohm/leyohm.htm

http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/ohmslaw/

http://mste.illinois.edu/murphy/LightBulb/default.html

http://personales.upv.es/jogomez/simula/Applets/Efecto%20Joule/efectojoule.htm

Pizarrn

Multimedia

DVD















Analiza, identifica y aplica correctamente conceptos de la ley de Ohm, Ley de Pouillet, obteniendo las caractersticas de cada resistencia que conforma un problema de combinaciones de resistencias

Analiza, identifica y aplica correctamente conceptos del anlisis de Kirchoff en un problema de mallas.


OBSERVACIONES





FORMULARIO

CORRIENTE ELECTRICA

T

Q

I

=

SI

A

s

C

=

LEY DE POUILLET

A

L

R

r

=

SI

Ohm

2

C

s

2

m

Kg

W

=

=

RESISTENCIAS EN SERIE

i= i1 = i2 = i3

V = V1 + V2 + V3

3

2

1

R

R

R

R

+

+

=

RESISTENCIAS EN PARALELO

i = i1 + i2 +i3

V = V1 = V2 = V3

R

1

R

1

R

1

R

1

3

2

1

=

+

+

LEY DE OHM

R

V

i

=

SI

A

V

=

W

POTENCIA ELETRICA

R

2

V

R

2

i

=

=

=

iV

P

SI

W

3

s

2

m

kg

V

A

=

=

Ejercicios desarrollados.

Resistencia

1. Una corriente uniforme de 0,5 A fluye durante 2 min. a) Cunta carga pasa por la seccin transversal del conductor?, b) Cuantos electrones son?

Respuesta:

a)

C

60

s

60

2

A

0,5

it

q

t

q

i

=

=

=

=

b)

electrones

10

3,8

10

1,6

C

60

e

q

N

20

19

-

=

=

=

2. Calcular la resistencia de un alambre de cobre de 1,5 m de largo con 2,3 mm de dimetro.

Respuesta:

2

-6

2

-3

2

m

10

4,15

m)

10

(2,3

3,14

r

S

=

=

=

, (Cobre=1,7. 10-8 ( m

10

.

6

m

10

1.5m

m

10

1,7

S

L

R

3

-

2

6

-

-8

=

=

=

3. Un bombillo de 60 W opera a un voltaje de 220 V. Calcular: a) la corriente que circula por ella y b) su resistencia.

Respuesta:

a)

mA

273

A

10

273

220V

60W

V

P

I

V

I

P

3

-

=

=

=

=

=

b)

806

60W

)

V

(220

P

V

R

R

V

P

2

2

2

=

=

=

=

Ejercicios propuestos.

1. Sobre un resistor de 10 ( se mantiene una corriente de 5.0 A durante 4.0 min. (a) Cuntos coulombs y (b) cuntos electrones pasan a travs de la seccin transversal del resistor durante este tiempo

2. Un alambre de hierro tiene una resistencia de 200 ( a 20C. Cul ser su resistencia a 80 C si el coeficiente de temperatura de la resistencia es 0.006/C?

3. Se dispone de un conductor de 70 m de longitud y 3mm2 de superficie en su seccin transversal. Calcular la resistencia del conductor si se utiliza como material conductor el aluminio y cuya resistividad es l = 2,63 x 10_8 m.

4. Un alambre de cobre de resistividad 1.7 10-8 m, tiene una longitud de 24 cm y una seccin circular de dimetro 2 mm. Calcular la resistencia del alambre.

5. Un alambre de nicromo (que es una aleacin de nquel y cromo que se usa comnmente en los elementos calefactores) tiene una longitud de 1.0 m; el rea de su seccin transversal es de 1.0 mm2 y transporta una corriente de 4.0 A cuando se aplica una diferencia de potencial de 2.0 V entre sus extremos. Cul es la conductividad a del nicromo?

6. Un calefactor de nicromo disipa 500 W cuando se le aplica una diferencia de potencial de 110 V y la temperatura del alambre es de 800 C. Cunta potencia disipara si se mantuviese la temperatura del alambre en 200 C mediante un bao refrigerante de aceite? La diferencia de potencial permanece en el mismo valor; el valor aproximado del coeficiente de expansin lineal del nicromo es de 4 x 10-4 /C.

7. El Comit Nacional de Aseguradores contra Incendios (EUA), ha determinado la capacidad para transportar corriente, en forma segura, en alambres de varios tipos y tamaos. La mxima corriente de seguridad para alambre de cobre de calibre 10 (dimetro = 0.10 plg) cubierto con hule es de 25 A. Encontrar para esta corriente, (a) el campo elctrico; (b) la diferencia de potencial 1000 pies de alambre y (c) el ritmo con el que se genera energa trmica (= i2R) en los mismos 1000 pies de alambre.

8. Una barra cuadrada de aluminio tiene 1.0 m de longitud y 5.0 mm de lado (a) Cul es la resistencia entre sus extremos? (b) Cul debe ser el dimetro de una barra de cobre circular de 1.0 m de longitud, si su resistencia debe ser igual que la de la barra de aluminio? cobre= 1.70 x 10-8m, aluminio= 2.82 x 10-8 m

Combinaciones de Resistencias

9. En un circuito en serie simple circula una corriente de 5.0 A. Cuando se aade una resistencia de 2.0 en serie, la corriente decae a 4.0 A. Cul era la resistencia original del circuito?

10. En la figura, R1=12 , R2=21 , R3=28 se aplica una diferencia de potencial de 32 V entre a y b. a) Qu valor tiene la resistencia equivalente? ; b) Cunto vale la intensidad de la corriente que pasa por cada una de las resistencias?; c)Cunto vale la diferencia de potencial entre los extremos de cada una de ellas?

11. Se coloca un voltmetro en las terminales de un acumulador de 10 V que tiene una resistencia interna de 0,1 que est cargando con una corriente de 1 A. Qu se lee en el voltmetro?

12. Cada una de las tres celdas de un acumulador instalado en un tractor tiene una resistencia interna R = 0,15 y una fem de 2,1 V. Si se conecta una resistencia de 7 en serie con la batera, qu voltaje sera necesario si se pretende cargar la batera con 15 A?.

13. Una lmpara cuya I es de 0,5 est conectada a una lnea de 220v. Calcular: a)La potencia elctrica; b)La energa consumida en Julios y Kwh si ha estado encendido durante 5h.

14. Una resistencia de 0.10 ( debe generar energa trmica con un ritmo de 10 W al conectarse a una batera cuya fem es de 1.5 V. (a) Cul es la resistencia interna de la batera? (b) Cul es la diferencia de potencial que existe a travs de la resistencia?

15. La porcin del circuito AB (vase la figura) absorbe una potencia P = 50.0 W y a travs de l circula una corriente i = 1.0 A en la direccin mostrada. (a) Cul es la diferencia de potencial entre A y B? (b) Cul es la fem del elemento C, suponiendo que no tiene resistencia interna? (c) Cul es la polaridad de C?

16. Una bombilla elctrica de 60 W y 110 V se conecta por error a una red de 220 V; luce durante unos momentos con gran brillo y acaba por fundirse. Calcular: a) La potencia efectiva manifestada por la bombilla en su conexin errnea; b) La resistencia que habra que haber intercalado en serie con la bombilla en su conexin a la red de 220 V para que hubiera funcionado correctamente y c) La potencia total puesta en juego en el caso anterior y los kWh consumidos por el sistema resistencia bombilla durante 24 h de funcionamiento

KIRCHOFF

17. Calcular las tres corrientes del circuito; b)Calcular la diferencia de potencial entre los puntos a y b, considerando R1=1 ,R2= 2, V1=2V, V2=V3=4

18. Determinar la corriente en cada una de las resistencias y la diferencia de potencial entre a y b si R1=100 ,R2= 50, V1= 6V, V2= 5V, V3= 4V

19. a) Calcular la diferencia de potencial entre los puntos A y B y b) la potencia disipada en la resistencia 2, si V1=12V, V2=18V,V3=15V,R1=4 ,R2= 5,R3= 6, R4=8

20. Cunto vara la corriente indicada en el ampermetro A cuando se conectan los puntos a y b? R1=5,R2= 10,R3= 15, R4=10

21. Calcular la diferencia de potencial entre los extremos de cada uno de los componentes de la figura. Las bateras tienen una resistencia interna de 1 cada una. Calcular la intensidad de la corriente en el circuito

Comprobar experimentalmente los parmetros de los que depende la resistencia.

El estudiante debe leer sobre los siguientes temas antes de dar el examen que le habilita a realizar la prtica de laboratorio:

Campo Electrico

Voltaje

Corriente

Ley de Ohm

Resistividad y conductancia

Combinaciones em serie y paralelo de resistencias

Multmetro digital, 2

Puente de Resistencias, 1

Fuente de voltaje, 1

Vernier, 1

Regla de 1 conductor,1

Con la Regla de un Conductor:

4.1.1. Estudiar en el multmetro la manera de medir voltaje y ohmiaje.

4.1.2. Seleccionar ohmiaje en el multmetro.

4.1.3. Colocar un extremo del multmetro en 0 cm.

4.1.4. Colocar el otro extremo del multmetro en 5 cm. Este ser el extremo mvil.

4.1.5. Medir la resistencia.

4.1.6. Colocar el extremo mvil del multmetro en 10 cm.

4.1.7. Medir y registrar el valor obtenido.

4.1.8. Cambiar la posicin del extremo mvil aumentando en 10 cm hasta llegar al extremo opuesto.

4.1.9. Medir y registrar los valores de resistencia obtenidos en cada posicin.

4.2.1 Seleccionar voltaje en el multmetro.

4.2.2 Conectar la fuente de voltaje.

4.2.3 Colocar un extremo del multmetro en 0 cm.

4.2.4 Colocar el otro extremo del multmetro en 5 cm. Este ser el extremo mvil.

4.2.5 Medir el voltaje

4.2.6 Colocar el extremo mvil del multmetro en 10 cm.

4.2.7 Medir y registrar el valor obtenido.

4.2.8 Cambiar la posicin del extremo mvil aumentando en 10 cm hasta llegar al extremo opuesto.

4.2.9 Medir y registrar los valores de voltaje obtenidos en cada posicin.

En el Puente de Resistencias:

4.3.1 Seleccionar uno de los elementos del puente de resistencias.

4.3.2 Anotar el nombre del metal de que est hecho.

4.3.3 Armar el circuito de la figura 1 sin conectar la fuente

4.3.4 Medir y registrar la distancia entre las puntas del voltmetro.

4.3.5 Conectar la fuente.

4.3.6 Anotar el amperaje y el voltaje registrados.

4.3.7 Desconectar la fuente.

REGLA DE UN CONDUCTOR

Distancia

Resistencia

Voltaje

PUENTE DE RESISTENCIAS

Material

Dimetro

Longitud

Resistencia

Voltaje

CORRIENTE.

Regla de un Conductor A:

6.1 Para cada par de datos de V y R , calcular la corriente despejando de la ley de Ohm, V= iR,

6.2 Calcular el error de la corriente, Si, mediante

2

R

2

V

i

R

S

V

S

i

S

+

=

,donde

=

=

a

resistenci

la

de

medida

de

minima

unidad

S

voltaje

del

medida

de

mnima

unidad

S

R

V

6.3 Llenar la tabla con los clculos realizados en 6.1 y 6.2.

Conductor A

Distancia

Corriente

Error de la

corriente

RESISTIVIDAD.

Puente de Resistencias:

6.4 Calcular el rea del material utilizando:

2

d

4

A

=

donde d es el dimetro del material seleccionado.

6.5 Calcular el error del rea utilizando

d

S

2

A

S

d

A

=

donde

=

=

=

medido

dimetro

d

vernier

del

medida

mnima

S

6.5

en

calculada

rea

A

d

6.6 Utilizando

iL

VA

=

r

calcular la resistividad, , del material, donde

=

=

=

=

voltaje

el

midi

se

donde

longitud

L

fuente

la

de

corriente

i

medido

voltaje

V

6.5

en

calculada

rea

A

6.7 Calcular el error de la resistividad utilizando

2

L

2

i

2

V

2

A

L

S

i

S

V

S

A

S

S

+

+

+

=

donde

=

=

=

=

corriente

la

de

medida

de

unidad

mnima

S

voltaje

del

medida

de

unidad

mnima

S

vernier

del

medida

mnima

S

6.6

en

calculado

valor

S

i

V

L

A

6.8 Llenar la siguiente tabla con los clculos realizados:

Material

Resistividad calculada (con unidades)

Error resistividad

100

ad

Resistivid

ad

resistivid

Error

DER

=

6.9 Deducir la ecuacin utilizada en 6.7

7.1 Se aplic la Ley de Ohm, V=iR, a los datos obtenidos con la Regla de un Conductor. Esta ley se cumple o no?. Fundamentar la respuesta.

7.2 Se aplic la Ley de Pouillet, R=(L/A), a los datos obtenidos con la Regla de un Conductor Esta ley se cumple o no?. Fundamentar la respuesta.

7.3 Dibujar un circuito que contenga una resistencia, un capacitor y una fuente. Dibujar en el el lugar donde se pone al tester para medir voltaje y donde para medir corriente. Fundamentar la eleccin.

7.4 Relacionar el Mtodo de Schlumberger con la ley de Pouillet. Fundamentar tericamente.











ASIGNATURA 0935 ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO No. DE UNIDADES ____5___

UNIDAD No. 3 CAMPO MAGNETICO

CARRERA Industrial y Comercial, Electrnica y Sistemas, Redes y Telecomunicaciones, Mecnica


El estudiante resuelve correctamente 3 problemas de Fuerza Magntica sobre carga, Fuerza Magntica sobre corriente y calculo de campo magntico producido por arreglos de conductores, de manera individual, aplicando conceptos, leyes y principios fsicos estudiados y aplicados en los ejercicios del MAAP y en la Practica de Laboratorio No3

Contenidos

Qu aprender?






Tiempo

4.1 Imanes y polos magnticos.

4.1.1 Campo magntico terrestre.

4.1.2 Materiales magnticos

4.2 Fuerzas magnticas.

4.3 Produccin de campos magnticos.

1. Realizar breve historia de la utilizacin de la magnetita, la brjula, hasta llegar al descubrimiento de Oersted.

2. Exponer la relacin entre corriente y campo magntico.

3. Explicar detalladamente las reglas de la mano derecha para corriente y campo magntico. Graficar las dos reglas en pizarra y videos. Demostrar con equipo de laboratorio la razn de esas reglas.(Lneas de campo magntico circulares)

4. Demostrar prcticamente el descubrimiento de Oersted utilizando equipo de laboratorio.

5. Exponer la relacin entre corriente y spin electrnico y nuclear.

6. Exponer el concepto de dominios magnticos, histresis, tipos de materiales magnticos.

7. Demostrar prcticamente, con equipo de laboratorio, atraccin y repulsin magntica. Graficar como son las lneas de campo magntico en ambos casos.

8. Exponer el fenmeno de la fuerza magntica en una carga que se mueve dentro de una regin de campo magntico, su trayectoria y la relacin de la direccin de giro con el signo de la carga y el campo magntico.

9. Explicar el significado matemtico de producto vectorial y su relacin con la regla de la mano derecha que representa la fuerza magntica

10. Demostrar prcticamente la fuerza magntica utilizando una televisin antigua.

11. Resolver ejercicios sobre Fuerza Magntica, utilizando tanto la forma escalar de la formula como la forma matricial.

12. Demostrar prcticamente la fuerza magntica utilizando equipo de laboratorio.



15. Exponer el fenmeno de la fuerza magntica sobre un conductor que lleva corriente y que esta situado dentro de un campo magntico.

16. Resolver ejercicios sobre Fuerza Magntica, utilizando tanto la forma escalar de la formula como la forma matricial.


18. Deducir, explicar y exponer la Ley de Ampere-Laplace

19. Deducir las formulas que sirven para calcular campos magnticos de alambre, espira, bobina, solenoide y toroide.



1. Resolver ejercicios sobre Fuerza Magntica en carga en movimiento en clase



4. Presentar tarea y dudas al docente sobre Fuerza Magntica en carga en movimiento

5. Resolver ejercicios sobre Fuerza Magntica en conductores de corriente en clase



8. Presentar tarea y dudas al docente sobre Fuerza Magntica en conductores de corriente

9. Resolver ejercicios sobre productores de campo magntico en clase



12. Presentar tarea y dudas al docente sobre productores de campo magntico

Analiza y Soluciona problemas de Campo Magntico identificando correctamente al o los productores del mismo describiendo las fuerzas presentes

14

Horas

Materiales de apoyo

Equipo requerido



Practica de Laboratorio sobre Resistencias



http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_magnetico/varilla/varilla.htm

http://www.fen.upc.edu/wfib/virtualab/marco/campom.htm

http://sites.google.com/site/dhfisicayquimica/Home/materiales-de-fisica---2o-bachillerato/appletcampomagnetico

http://www.walter-fendt.de/ph14s/mfwire_s.htm

http://www.walter-fendt.de/ph14s/mfwire_s.htm

http://www.walter-fendt.de/ph14s/mfbar_s.htm

http://dvf.mfc.uclv.edu.cu/Laboratorio%20Virtual/SIDEF1/Anexos/FisicaUEM/DOCENTES/electromag/SimulElectromag/electromagnetismo/www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_magnetico/ampereS/ampere.htm

Pizarrn

Multimedia

DVS







Giancoli Douglas, Fsica, Principios y Aplicaciones, Prentice Hall Hispanoamericana, 1995Alonso Marcelo, Finn

Edward, Fsica, volumen I, Mecnica, Fondo Educativo Interamericano, 1976







Analiza, identifica y aplica correctamente conceptos y formulas de Fuerza Magntica en dos problemas.

Analiza, identifica y aplica correctamente conceptos y formulas de productores de campo magntico por medio de un problema.


OBSERVACIONES





FORMULARIO

FUERZA MAGNTICA SOBRE UNA CARGA DENTRO DE UN CAMPO MAGNTICO

sen

B

v

q

F

B

v

q

F

B

B

=

=

r

r

r

[

]

N

RADIO DE GIRO DE UNA PARTICULA QUE ENTRA A UN CAMPO MAGNETICO

qB

mv

r

=

[

]

m

CAMPO MAGNTICO PRODUCIDO POR

B

=

=

=

Tesla

2

m

Wb

m

A

N

C

s

Kg

CONDUCTOR RECTILINEO: a una distancia r del mismo

r

2

B

i

0

m

=

ESPIRA CIRCULAR: de radio a, sobre el eje y a una distancia R del centro

(

)

2

/

3

2

R

i

+

=

2

a

2

0

B

SOLENOIDE: en el centro

L

Ni

0

B

=

SOLENOIDE: En uno de los extremos

2L

Ni

0

B

=

:

0

7

10

-

p

4

2

C

Kg

m

FUERZA MAGNTICA SOBRE UN CONDUCTOR DE CORRIENTE DENTRO DE UN CAMPO MAGNTICO

sen

B

l

i

F

B

l

i

F

B

B

=

=

r

r

r

[

]

N

Ejercicios Resueltos.

1. Una carga positiva de 0,25 C se mueve horizontalmente con una velocidad de 2102 m/s y entra en un campo magntico de 0,4 T dirigido verticalmente hacia arriba. a) Cul es la magnitud de la fuerza? b)Cul es su direccin y sentido?, c) Cual el sentido de giro de la carga?

a.

N

20

90

sen

T

0,4

2

m

10

2.

C

0,25

qvBsen

F

2

=

=

=

b. Si la direccin y sentido de la velocidad es de izquierda a derecha, la fuerza es positiva, saliendo del papel.

c. Sentido anti horario

2. Un alambre de longitud 1 m es colocado en un campo magntico B de 1T. Por el conductor circula una corriente de 20 A y forma un ngulo de 45 grados respecto al campo B. Encuentre la magnitud de la fuerza que se le aplica al conductor.

N

14

45

sen

T

1

m

1

A

20

sen

.

B

.

l

.

I

F

=

=

=

3. Un conductor con corriente de 10 A genera un campo magntico a su alrededor. Calcule su magnitud a una distancia de 1 cm.

T

10

2

m

10

2

10A

A

N

10

4

r

2

i

B

4

2

2

7

0

-

-

-

=

=

=

4. A un solenoide de 100 espiras que posee un radio de 1 cm y un largo de 20 cm se le hace pasar una corriente de 1 A. Calcular el campo en su interior.

Como

T

10

2

m

10

20

1A

100

A

N

10

4

L

iN

B

r

L

4

2

2

7

0

-

-

-

=

=

=

>>

Ejercicios Propuestos.

Fuerza Magntica

1. En un campo magntico uniforme B = 12 T, que penetra perpendicularmente al plano del papel, entra un electrn con velocidad v= 4106 m/s perpendicular a B. Se pide a) un esquema del problema; b) la aceleracin que adquiere el electrn; c) el radio de la trayectoria que describe; d) la frecuencia del movimiento, e) la direccin de giro del electrn.

2. En un campo magntico uniforme penetra un electrn con la velocidad v=107m/s perpendicularmente al campo magntico y describe una trayectoria circular de 7,1cm de radio. Calcular: a) el campo magntico existente; b) el periodo del ciclotrn, c) la direccin de giro.

3. Un campo magntico uniforme, B = 0,8 T, dirigido en el sentido positivo del eje z (vertical) acta sobre un protn que se desplaza siguiendo el eje y en sentido positivo, con velocidad v= 5l06 m/s. Calcular a)la fuerza magntica que recibe la partcula, b) direccin y sentido de la fuerza, c) direccin de giro de del protn.

4. Un protn se desplaza dentro de un campo magntico uniforme, B = 0,8 T orientado segn el eje de las Y positivo. Deducir la fuerza (valor, direccin y sentido) que acta sobre el protn cuando se desplaza con velocidad: a) v=2106 k m/s; b)v= 4106 i m/s; c) v= 3,5106 j m/s

5. Resolver el problema anterior si la partcula es: 1) un electrn; 2) un neutrn.

6. En un microscopio electrnico se lanza verticalmente un haz de electrones acelerados por una diferencia de potencial de 5 kV contra un blanco circular de 1 mm de radio. La distancia entre el can de electrones y el blanco es de 10 cm. Teniendo en cuenta que la componente horizontal del campo es de 0.5 Gauss averiguar si los electrones impactan en el blanco.

7. En una regin existe un campo magntico uniforme de 0.500 T dirigido segn el eje x. Un protn se desplaza en esa regin con una velocidad inicial cuyas componentes son: vx=1,50105 m/s, vy=0 y vz=2,00105 m/s. Hallar: a) la fuerza sobre el protn y su aceleracin en el instante inicial, b) el radio del cilindro donde se inscribe la trayectoria helicoidal, c) la frecuencia de ciclotrn y d) el paso de la hlice (distancia recorrida a lo largo del eje de la hlice en cada vuelta)

8. Un electrn que ha sido acelerado por una diferencia de potencial de 2.00 kV se mueve en la direccin del eje x hasta penetrar en la regin x > 0, donde existe un campo magntico uniforme ~B = B0~j, describiendo entonces un arco circular de 0.180 m de radio. Calcular: a) la magnitud del campo magntico, b) tiempo que tarda el electrn en dar una vuelta dentro del campo magntico.

Fuerza Magntica

9. Un alambre recto horizontal de 0,5 m de largo lleva corriente de 5 A de sur a norte en un campo magntico 0,5 T hacia arriba. Encontrar: a) La magnitud de la fuerza. b) La direccin y sentido de esa fuerza.

10. Un conductor de 0,2 m situado en el eje de las X dentro de un campo magntico de B = 0,5 T que forma con el campo un ngulo =45 con el eje de las Y. Si pasa por el conductor una corriente de 3,0 A: a) calcular la fuerza que se crea en el conductor; b) representar la variacin de la fuerza si el ngulo vara de 0 a 90.

11. Por un conductor de 0,50 m de longitud situado en el eje de las Y pasa una corriente de 1 A en el sentido positivo del eje. Si el conductor est dentro de un campo magntico, B = 0,010 i + 0,030 k T, calcular la fuerza que acta sobre el conductor.

12. Por un conductor de 0, 12 m de longitud orientado segn el eje de las Y circula una corriente de 3 A dirigida hacas las Y positivas. Si se coloca el conductor dentro de un campo magntico uniforme de 0,04 T dirigido segn el eje positivo de las Z, calcular: a) la fuerza que ejerce sobre el conductor; b)lo mismo, si el campo magntico toma la direccin y sentido positivo del eje de las X; e) la fuerza, cuando el campo es paralelo al plano XOY y forma con el eje X un ngulo de 30.

13. En el contorno de un tringulo rectngulo issceles se dispone un hilo conductor de cobre recorrido por una corriente I. Se coloca dicho conductor en un campo magntico B normal al plano del conductor. Hacer el esquema de las fuerzas electromagnticas que actan sobre los lados.

14. Un conductor recto de 10 metros de largo por el que circula una corriente de 3 A est en el interior de un campo magntico uniforme de 1,5 T. El conductor forma un ngulo de 37 con la direccin del campo. Cul es el valor de la fuerza que acta sobre el conductor?

15. El filamento de una lmpara incandescente es perpendicular a un campo magntico de 0,3T. Calcular la fuerza que experimenta una porcin de filamento de 4 cm de longitud cuando la corriente que pasa por l es de 0,5 A.

16. Determinar la fuerza que ejerce un hilo conductor recto de 5m de longitud, por el que circula una corriente de 5A, sobre otro hilo paralelo y igual al primero, separado 10cm de ste, por el que circula una corriente de 10A en el mismo sentido.

17. Un segmento de alambre recto y horizontal de cobre cuya densidad lineal de masa es 46.6 g/m transporta una corriente de 28 A. Calcular la magnitud, direccin y sentido del campo magntico mnimo necesario para mantener el alambre suspendido, es decir, para contrarrestar la fuerza de la gravedad que acta sobre el.

18. El segmento semicircular de corriente de radio R se encuentra inmerso en un campo magntico uniforme tal como muestra la figura. Calcular la fuerza neta ejercida por el campo magntico sobre el segmento de corriente

19. Una espira de corriente que transporta una corriente de 5.0 A tiene forma de triangulo rectngulo con lados a=30 cm, b=40 cm y c=50 cm. Se sita la espira en una regin donde existe un campo magntico uniforme de magnitud 80 mT y cuya direccin es paralela al lado c. Calcular la Fuerza ejercida por el campo magntico sobre cada lado de la espira

20. En una cmara de burbujas se obtiene la siguiente fotografa: Deducir los signos de las cargas que se mueven por los caminos C y B

Campos Magnticos

21. Calcular el valor y sentido del campo magntico B creado por un conductor rectilneo a una distancia de 20 cm si la corriente que circula por el mismo es de 20 A.

22. Una espira con corriente de 5 A posee un radio de 1 cm. Calcular la magnitud y sentido del campo magntico en su interior.

23. Una espira de alambre (con forma de anillo de 5 cm de radio) conduce una corriente de 1 A. Calcular la intensidad y sentido del campo magntico a 1 m de distancia sobre el eje del anillo.

24. Por un solenoide infinitamente largo y de radio 10 cm, vaco en su interior y que contiene 20 espiras por cm de longitud, circula una corriente de 0.1A. a) Calcular el campo magntico, magnitud y sentido, en su centro. Ahora se introduce en el solenoide un cilindro de ferrita suave cuya permeabilidad magntica es de 8,16 10-4 N/A2 que encaja con igual radio. b) Calcular el nuevo campo en el eje del solenoide.

25. Tres conductores rectilneos de longitud infinita y paralelos entre s transportan corrientes elctricas I1=1A, I2= 2A y I3= 3A, respectivamente. b.1) Calc

ingmefiol16.files.wordpress.com · web viewalonso marcelo, finn edward, “física, volumen i,...

Documents