em2011 serie de problemas 01 -problemas fundamentales-
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EM2011 Serie de Problemas 01 -Problemas Fundamentales-. G 12NL09Brian Universidad Nacional de Colombia Depto de Física Mayo 2011. Faraday. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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EM2011Serie de Problemas 01
-Problemas Fundamentales-
G 12NL09BrianUniversidad Nacional de Colombia
Depto de Física
Mayo 2011
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Faraday
1. Una barra conductora, de longitud L, se mueve, con velocidad V, hacia la derecha sobre un conductor con forma de U en un campo magnético uniforme que apunta hacia fuera de la página.Averiguar la fuerza electromotriz inducida en función de B, L y V.
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Respuesta
• Sabemos por ley de faraday que:
• ϕB = ∫B .dA y dϕ/dt = -Fem
• Entonces:
•
• Fem = -BLV
Fem = -d(∫B .dA)/dt
Fem = -Bd(∫dA)/dt
Fem = -BLd(∫dx)/dt
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Capacitores
2. Calcule la capacitancia de un capacitor de placas paralelas que miden 20 cm x 30 cm y están separadas por una brecha de aire de 1 mm.
a) cuál es la carga en cada placa si a través de ellas se conecta una batería de 12VDC?
b) estime el área para construir un capacitor de 1 Faradio.
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Respuestas
A) C = ε0 .A/d
•
• Sabemos que Q = C .V entonces:
Q = 6,372x10-9 C
B) Despejando la formula:
A= d .C/ε0
•
• A = 1,13x10^8 m2
C = (8,85x10-12)(6x10-2) 10-3
C = 5,31x10-10 F
Q = (5,31x10-10F)(12V)
A = (10-3)(1F) (8,85x10-12)
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Energía almacenada en un capacitor(de una unidad de flash en una cámara fotográfica)
3. Cuánta energía eléctrica puede almacenar un capacitor de 150 microfaradios a 200 V?
4. Si dicha energía se libera en 1 milisegundo cuál es la salida de potencia equivalente?
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Respuestas
• 3. E = CV2
2
W = 3 J
4. E = P*t ,Despejando la formula obtenemos que:
P = W/tE = (150x106)(200)2
2 P = 3J/10-3s
P = 3KW
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Corriente es Flujo de carga eléctrica
5. Cuál es la carga que circula cada hora por un resistor si la potencia aplicada es un kilovatio
R/: Suponiendo que hay una resistencia de 1KΩ entonces:
P= V*A P = I2*R I= 1KW/1KΩ = 1A
I = Q/tQ = I*t Q = 1A*(1h*(3600s/1h)) = 3600C
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Corriente eléctrica
6. Por un alambre circula una corriente estacionaria de 2.5 A durante 4 minutos.a) Cuánta carga total pasa por su área transversal durante ese tiempo?
b) a cuántos electrones equivaldría?
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Respuestasa) I = Q/t
Q = I*t
Q = 2.5A*(4m*(60s/1m))
= 600C
b) 1 ē 1.602x10-19 C X 600C
X = 1 ē *600C . 1.602x10-19 ē
X = 3.745x1021 ē
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Ley de Ohm
7.El bombillo de una linterna consume 300 mA de una batería de 1,5 V.
• a) Cuál es la resistencia de la bombilla?
• b) Si la batería se debilita y su voltaje desciende a 1,2 V cuál es la nueva corriente?
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Respuestas
a) V = I*R R = V/I R = 1.5V 0.3A
R = 5 Ω
b) V = I*R I = V/R I = 1.2V 5Ω
I = 0.24 A
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Corriente eléctrica en la naturaleza salvaje
8. En un relámpago típico se puede transferir una energía de 10 Giga julios a través de una diferencia de potencial de 50 Mega Voltios durante un tiempo de 0,2 segundos.
a) Estime la cantidad de carga transferida entre la nube y la tierra.
b) La potencia promedio entregada durante los 0,2 segundos.
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Respuestas
a) E= qV
q= E/V
q = 1x10¹⁰ J / 5x10⁷ V
q= 200 C
b)P= E/t
P = 1x10¹⁰J /0,2 seg
P= 5x10¹⁰J
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Circuitos
9. Dos resistores de 100 ohmios están conectados en paralelo y en serie a una batería de 24 VDC.
a) Cuál es la corriente a través de cada resistor
b) Cuál es la resistencia equivalente en cada circuito?
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Respuestas
a) En serie la corriente sera la misma en las dos resistencias es decir 0.24 A
En paralelo la corriente sera
0.12V/100 Ω, es decir, 0.12 A
b) En serie será la suma de las resistencias es decir 200 Ω
En paralelo utilizamos la siguiente formula:
RT = (R1*R2)/(R₁ + R₂)
RT = 10000/200RT = 50 Ω
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Transformadores
10. Un transformador para uso doméstico reduce el voltaje de 120 VAC a 9 VAC. La bobina secundaria tiene 30 espiras y extrae 300 mA. Calcule:
a) El número de espiras de la bobina primaria.
b) La potencia transformada
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Np = VpNs Vs
Np/30 = 120v/9vNp= (120v*30)/9v
Np=400 espiras
• P = IsVs• P = IpVp
P = 0,3A (9V)
P= 2,7 W