fisica-electroestatica y electromagnetismo

Física: Guía práctica para Bachillerato Prof. Miguel Ángel Arias Vílchez

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Tema 5. Electrostática y Electromagnetismo

CONTENIDOS OBJETIVOS

• Ley de Coulomb (concepto y cálculos)

1. Calcular la fuerza electrostática, la carga y la distancia de separación utilizando: F = kq1q2 / r

2

• Conductores, semiconductores, superconductores y aisladores (características)

2. Establecer las características de los conductores, semiconductores, superconductores y aisladores

• Intensidad de campo eléctrico. Análisis cualitativo y cuantitativo

3. Calcular la intensidad del campo eléctrico, la carga y la distancia, utilizando la expresión:

E = kq / r2

• Trabajo y diferencia de potencial (definiciones ). Descripción cualitativa

4. Establecer los conceptos de trabajo y diferencia de potencial eléctrico, y su relación.

• Corriente eléctrica. Unidades de corriente eléctrica en el SI ( concepto y cálculos )

5. Calcular: intensidad de corriente eléctrica, carga y tiempo, con unidades del sistema internacional. Utilizando: I = q / t

• Campo magnético en bobinas, solenoides y alambres largos y rectos. Análisis cuantitativo.

6. Calcular el campo magnético dentro de un solenoide, en el centro de una bobina y a una distancia r de un alambre largo y recto con unidades del sistema internacional SI.

Utilizando las expresiones: B = µ0nI con

n = N / L, B = µ0NI / 2r, B = µ0I / 2πr respectivamente


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Ley de Coulomb. La fuerza de interacción (atracción o repulsión) entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Esto es

en donde k = 9 ×109 Nm2 / C2, además esta fuerza electrostática es una fuerza conservativa. Conductores, semiconductores, superconductores y aisladores. 1. Conductores. Las sustancias bajo condiciones normales que en mejor forma conducen la electricidad se denominan conductores y ejemplo de ellos son los metales, así como sus aleaciones. 2. Semiconductores.

Todo cuerpo que en condiciones normales está dotado de una débil conductividad eléctrica. Los principales semiconductores son el germanio, el silicio y el selenio. A baja temperatura , un semiconductor contiene muy pocos electrones libres y su conductividad eléctrica es tan débil que se le puede comparar con un aislador. La elevación de la temperatura produce una liberación de electrones, una disminución de la resistencia y la aparición de lagunas llamadas “ huecos “, en los sitios dejados por los electrones. Si se aplica una corriente eléctrica a un semiconductor, los electrones se desplazan en sentido inverso del campo eléctrico, y los huecos en el mismo sentido del campo. Los semiconductores son intrínsecos si están formados por cuerpos puros y extrínsecos si sus propiedades se han logrado por la adición de impurezas (antimonio, indio, etc.), que se insertan en la red cristalina en lugar de un átomo de la sustancia semiconductora.

3. Superconductores.

A temperaturas cercanas al cero absoluto (0 K = -273 °C), los cuerpos superconductores dejan de ofrecer resistencia eléctrica. La superconductividad está relacionada con la modificación de los electrones libres entre los átomos a temperaturas muy bajas; se ha comprobado este fenómeno en gran número de metales o de aleaciones de metales. 4. Aisladores. Todo material que se resiste al flujo de carga, es decir, que interceptan el paso de electricidad.

F = k q1 q2 r2


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Intensidad de campo eléctrico. El campo eléctrico producido por una partícula con carga q, que está aislada de cualquier otra carga, se extiende radialmente a partir de la partícula, es proporcional a la magnitud de la carga e inversamente proporcional (disminuye) con el cuadrado de la distancia. Esto es

en donde k = 9 ×109 Nm2 / C2 y las unidades del campo eléctrico son N / C. Diferencia de potencial. La diferencia de potencial, también denominada voltaje, entre dos puntos es el trabajo por unidad de carga positiva realizado por fuerzas eléctricas para mover una pequeña carga de prueba desde el punto de mayor potencial hasta el punto de menor potencial. Esto es su unidad es el voltio: 1 V = 1 J / C en el Sistema Internacional pero también se utiliza el Nm / C cuando se emplea V = E d. En este último caso, el campo eléctrico está en el interior de un capacitor de placas paralelas el cual es un dispositivo que está constituido por dos placas paralelas cargadas con partículas cuyas cargas son iguales en magnitud pero con signo contrario que tiene la particularidad de almacenar energía. Trabajo. Cuando se considera el espacio entre dos placas cargadas opuestamente, los cálculos del trabajo son relativamente sencillos debido a que el campo eléctrico es uniforme. La fuerza eléctrica que experimenta una carga es constante en tanto permanezca entre las placas. Sin embargo, generalmente el campo no será constante, y se debe tener en cuenta que la fuerza puede variar. El trabajo es función de la distancia entre los puntos A y B donde se desplaza la carga de prueba y por tanto la trayectoria que siga la carga carece de importancia con lo que el campo eléctrico realizaría el mismo trabajo al mover la carga desde A hasta B. El valor del trabajo efectuado por las fuerzas eléctricas al mover una carga positiva q a través de la distancia rA – rB es igual a La carga Q está en el centro del campo magnético. Nótese que el trabajo depende de la carga de prueba y la distancia entre los puntos A y B.

E = k q / r2

V = W / q

Trabajo = k Q q ( 1 / rB – 1 / rA )


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Intensidad de corriente. La intensidad de corriente es la cantidad de carga eléctrica que pasa por una sección transversal de un conductor en un intervalo de tiempo. Esto es

Si la carga está en coulombs ( C ) y el tiempo en segundos ( s ) la corriente estará en amperios ( A ), es decir: 1 A = 1 C / s. Campo magnético. El magnetismo es el resultado de un desplazamiento de las cargas eléctricas ( desplazamiento de los electrones de un átomo o rotación del electrón sobre si mismo ). La región de espacio donde se ejercen dichas acciones magnéticas se llama campo magnético. En general, cargas en movimiento producen un campo magnético. 1. Solenoide. El solenoide es una bobina formada por un conductor arrollado en espiral, que al ser atravesado por la corriente eléctrica produce un campo magnético. Para calcular el valor del campo magnético producido en el interior del solenoide se emplea la fórmula En donde, B es el campo magnético, I es la intensidad de corriente eléctrica que fluye

en B, N es el número de vueltas o espiras y L la longitud del solenoide. La constante µ0 tiene el valor y la unidad del campo magnético es el Tesla ( T ). 2. Bobina. Una bobina es un rollo de alambre conductor. El valor de su campo magnético está dado por 3. Conductor largo. El campo magnético a una distancia perpendicular r de un conductor recto y largo por el cual fluye una intensidad de corriente I puede calcularse a partir de

I = q / t

B = µµµµ0 n I ; n = N / L

µµµµ0 = 4ππππ ×××× 10–7 T m / A

B = µµµµ0 N I / 2r ; r = radio de N

B = µµµµ0 I / 2 ππππ r


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Ejercicios de evaluación

1. Dos cargas q1 = 5,0 × 10–3 C y q2 = 3,5 × 10–3 C se encuentran separadas una

distancia de 4,0 × 10 m. La fuerza electrostática entre ellas es de

A) 9,8 × 10 N

B) 3,9 × 103 N

C) 1,1 × 10–8 N

D) 1,0 × 10–4 N

2. La fuerza electrostática entre q1 y q2 tiene una magnitud de 1,86 × 10–22 N, si q1

vale 3,36 × 10–11 C y la distancia entre ellas es de 3,0 × 10– 3 m, entonces el valor de q2 es

A) 5,54 × 10– 27 C

B) 1,85 × 10– 24 C

C) 1,1 × 10–18 C

D) 1,85 × 10–16 C 3. Dos cargas de pruebas Q1 y Q2 de igual magnitud y signo se colocan en el mismo

campo eléctrico y la trayectoria de cada una es como se indica en la figura adjunta, siendo la distancia entre A y B constante, el trabajo efectuado sobre

A) Q1 y Q2 es nulo. B) Q1 es igual que sobre Q2. C) Q2 es mayor que Q1. D) Q1 es mayor sobre Q2.

4. Dos protones experimentan una fuerza electrostática de magnitud 2,0 × 10–26 N. La distancia que los separa es de

A) 2,7 × 108 m

B) 1,1 × 10– 1 m

C) 2,1 × 10–1 m

D) 1,2 × 10–2 m 5. Otro nombre que recibe la diferencia de potencial es

A) voltaje. B) potencia. C) resistencia. D) corriente eléctrica.

Q1 A B

Q2 A B


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6. El trabajo para mover una carga de un lugar a otro, dentro de un campo eléctrico está determinado por

A) la carga y el campo. B) la carga y el voltaje. C) el voltaje y la distancia. D) la carga y el desplazamiento.

7. La intensidad del campo eléctrico de una carga de 3,8 × 10–2 C, en un punto

situado a 2,0 × 10–2 m es

A) 9,5 × 10 N / C

B) 1,9 × 100 N / C

C) 1,7 × 1010 N / C

D) 8,6 × 1011 N / C

8. ¿ A qué distancia de q = 1,8 × 10–2 C se debe colocar una carga de prueba

positiva para que el campo eléctrico generado por q sea de 3,5 × 103 N / C ?

A) 2,1 × 102 m

B) 4,6 × 104 m

C) 2,2 × 109 m

D) 5,1 × 10–6 m

9. El campo eléctrico es 2,0 × 10–5 N / C a una distancia de 0,4 m; para una carga cuya magnitud es

A) 3,2 × 10–6 C

B) 8,0 × 10–5 C

C) 3,56 × 10–16 C

D) 8,89 × 10–16 C 10. Una carga de prueba es soltada en el campo que produce un cuerpo electrizado y

por esta circunstancia se desplaza, este desplazamiento indica que se produce trabajo sobre esa carga; este trabajo se debe a

A) la fuerza eléctrica. B) el campo eléctrico. C) la carga de prueba. D) el cuerpo electrizado.


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11. En un conductor, una corriente de 0,5 A en 3,0 segundos equivale a una carga de

A) 1,5 × 100 C

B) 3,0 × 10–2 C

C) 1,5 × 10–3 C

D) 1,7 × 10–1 C 12. Dos cargas eléctricas de igual magnitud se encuentran separadas 0,03 m, y la

fuerza electrostática entre ellas es de 2,1 × 102 N. La magnitud de cada carga eléctrica es

A) 4,6 × 10–6 C

B) 2,6 × 10–5 C

C) 2,1 × 10–11 C

D) 1,1 × 10–11 C 13. Considere las siguientes afirmaciones:

I. Toda corriente eléctrica está rodeada de un campo magnético. II. La aguja de la brújula colocada paralela a un conductor, sufre una desviación.

Se puede concluir que

A) ambas son verdaderas, pero no tienen relación entre sí. B) I es verdadera y la II la comprueba. C) II es verdadera y solo ella. D) I es verdadera y solo ella. 14. Para que pasen 300 C por la sección transversal de un conductor que presenta

una corriente de 4 A, se requiere un tiempo de

A) 13 s B) 75 s C) 0,13 s D) 0,013 s

15. Un flujo de 4,0 × 10–3 C en 2 segundos pasa por la sección transversal de un conductor, este flujo resulta de una corriente de

A) 4 × 102 A

B) 8 × 10–3 A

C) 2 × 10–3 A

D) 5 × 10–4 A


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16. Dos cargas q1 = 4,7 × 10–4 C y q2 = 6,2 × 10–4 C se ven afectadas por una fuerza

electrostática de 5,3 × 105 N. La distancia entre ellas es

A) 7,3 × 10–7 m

B) 4,9 × 10–3 m

C) 7,0 × 10–2 m

D) 7,0 × 102 m

17. La distancia entre q1 = 1,76 × 10–18 C y q2 = 2,4 × 10–18 C, es de 0,15 m. El valor de la fuerza entre ambas cargas es

A) 1,69 × 10–24 N

B) 2,53 × 10–27 N

C) 2,53 × 10–25 N

D) 3,8 × 10–26 N 18. La diferencia de potencial es

A) la medida de la corriente total en un conductor. B) el trabajo necesario para mover una carga. C) la diferencia entre corriente final e inicial. D) la medida del campo eléctrico. 19. Considere las siguientes afirmaciones, referidas a la diferencia de potencial

eléctrico entre los puntos A y B de un campo eléctrico. I. La variación depende únicamente de las posiciones de A y B. II. La variación depende únicamente de la carga de prueba. III. La variación es proporcional a la trayectoria que sigue la carga. De las afirmaciones anteriores son correctas, solo

A) I y II. B) III. C) II. D) I.

20. De acuerdo con la figura adjunta, si Q1 = 2,2 × 10–17 C, la magnitud del campo eléctrico en A es

A) 3,5 × 10–16 N / C

B) 7,9 × 10–7 N / C

C) 3,2 × 10–6 N / C

D) 6,4 × 107 N / C

Q q

0,25 m A


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21. A 3,0 × 10–2 m de una carga puntual q se tiene una intensidad del campo asociado

de 3,2 × 10–4 N / C, por tanto, el valor de q es de

A) 3,2 × 1015 C

B) 1,1 × 10–13 C

C) 3,2 × 10–17 C

D) 1,1 × 10–15 C

22. Una carga de 4,0 × 10–6 C produce un campo eléctrico cuya magnitud es

1,0 × 105 N / C, ¿a qué distancia se produce esa intensidad de campo eléctrico ?

A) 6,0 × 105 m

B) 1,3 × 10–1 m

C) 3,6 × 10–1 m

D) 6,0 × 10–1 m 23. Considere las siguientes afirmaciones:

I. El campo magnético producido por una corriente es proporcional a la intensidad de dicha corriente.

II. El campo magnético disminuye o aumenta en relación con la distancia a la que se encuentra la corriente eléctrica.

III. El campo magnético es siempre constante sin importar la distancia a que se encuentra la corriente eléctrica.

De las afirmaciones anteriores, son verdaderas solo

A) I, II y III. B) II y III. C) I y III. D) I y II. 24. En un conductor eléctrico el campo magnético externo

A) es independiente a variaciones de corriente. B) disminuye si la corriente eléctrica aumenta. C) aumenta con la corriente eléctrica. D) es constante en todo punto.

25. Dos electrones están separados una distancia de 2,4 × 10–7 m; la fuerza electrostática entre ellos tiene una magnitud de

A) 2,5 × 104 N

B) 4,0 × 10 –15 N

C) 9,6 × 10–22 N

D) 4,4 × 10–25 N

qe = 1,6 × 10–19 C


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26. Dos cargas iguales se repelen con una fuerza de 4,0 × 10–10 N; si están separadas

una distancia de 9,0 × 10–8 m, el valor de cada carga es

A) 6,3 × 10–14 C

B) 1,9 × 10–17 C

C) 4,0 × 10 –27 C

D) 3,6 × 10 –34 C 27. Lea cuidadosamente el siguiente texto:

El ejemplo anterior se refiere al tipo de sustancias llamadas

A) aisladores. B) conductores. C) semiconductores. D) superconductores. 28. Entre dos puntos A y B de un campo eléctrico, el trabajo de la fuerza eléctrica para

llevar una carga desde A hasta B, es 12 J para cada coulomb. A está situación se le asocia una cantidad de 12 V, la cual corresponde al concepto que en electricidad se conoce como

A) trabajo. B) potencia. C) potencial. D) diferencia de potencial.

29. Para una carga de 2,5 × 10–7 C, a 0,05 m de distancia el valor de su campo eléctrico es

A) 4,5 × 104 N / C

B) 9,0 × 105 N / C

C) 4,5 × 108 N / C

D) 9,0 × 1019 N / C

30. El campo eléctrico asociado a una carga q, a una distancia de 7,0 × 10–1 m de ella

es de 8,2 × 10–4 N / C. El valor de la carga es

A) 5,4 × 1012 C

B) 7,7 × 1012 C

C) 4,5 × 10–14 C

D) 6,4 × 10–14 C

“El aluminio a temperaturas cercanas al cero absoluto adquiere una resistencia eléctrica casi nula.”


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31. ¿Cuánto tiempo tarda en pasar una carga de 44 C a través de la sección

transversal de un alambre, por el que fluye una corriente de 200 A ?

A) 4,5 s B) 200 s C) 0,22 s D) 8 800 s 32. Un solenoide de 0,3 m de longitud, está conformado por 300 vueltas de alambre

alrededor de un material no magnético. Si la intensidad de corriente eléctrica en el alambre es 5 A, el valor del campo magnético en el centro del solenoide es

A) 4,5 × 102 T

B) 1,9 × 103 T

C) 6,3 × 10–3 T

D) 3,8 × 10–4 T 33. El trabajo por cada unidad de carga positiva que realizan las fuerzas eléctricas

para mover una carga de prueba en un campo eléctrico, desde el punto de mayor potencial hasta el punto de menor potencial se denomina

A) campo eléctrico. B) trabajo eléctrico. C) potencial eléctrico. D) diferencia de potencial eléctrico. 34. Considere las dos proposiciones siguientes:

I. El trabajo eléctrico es un escalar. II. La diferencia de potencial es un vector.

De ellas, son verdaderas, A) solo I. B) solo II. C) ambas. D) ninguna. 35. El campo magnético en el aire alrededor de un alambre largo y recto, por el que

fluye una corriente eléctrica de 12 A, a una distancia perpendicular al alambre de 0,07 m, tiene una magnitud de

A) 3,4 × 102 T

B) 2,15 × 10–4 T

C) 1,09 × 10–5 T

D) 3,43 × 10–5 T


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36. Una bobina de 0,05 m de radio tiene 55 espiras. El valor del campo magnético en el centro de la bobina cuando fluye a través del alambre una corriente de 3 A es

A) 2,07 × 10–3 T

B) 4,14 × 10–3 T

C) 2,07 × 10–4 T

D) 6,60 × 10–4 T

37. Dos partículas idénticas de carga q = 5,5 × 10–6 C cada una, experimentan una

fuerza de repulsión electrostática de y 2,0 × 10–9 N. La distancia que las separa es

A) 1,2 × 104 m

B) 1,4 × 108 m

C) 1,5 × 10–2 m

D) 1,2 × 10–1 m 38. A temperaturas cercanas al cero absoluto, la resistencia eléctrica de ciertos

metales y sus componentes o aleaciones se vuelve casi cero. Cuando un material está en estas condiciones se le denomina

A) aislador. B) conductor. C) semiconductor. D) superconductor. 39. La corriente que fluye por un alambre es 1,0 A, en 0,2 s pasa una cantidad de

carga por la sección transversal del conductor, cuyo valor es

A) 0,2 C B) 1,0 C C) 2,0 C D) 5,0 C

40. Una carga q = 7,5 × 10–5 C produce un campo eléctrico cuya magnitud es

2,2 × 103 N / C; ¿a qué distancia de q la intensidad del campo eléctrico tiene ese valor ?

A) 1,8 × 10 m

B) 3,1 × 102 m

C) 1,8 × 10–4 m

D) 3,4 × 10–8 m


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41. ¿ Cuál es el valor del campo magnético en el aire en un punto situado perpendicularmente a 0,02 m de un alambre largo y recto, por el que circula una corriente eléctrica de 10 A ?

A) 5,0 × 102 T

B) 1,0 × 10–4 T

C) 1,0 × 10–6T

D) 2,0 × 10–7 T

42. Una partícula con una carga de 1,3 × 10–14 C se encuentra a 0,25 m de otra carga

de 9,2 × 10–15 C. La magnitud de la fuerza electrostática entre ambas partículas es

A) 1,7 × 10–17 N

B) 1,1 × 10–18 N

C) 4,3 × 10–18 N

D) 1,9 × 10–27 N

43. A una distancia de 2 m de una carga cuasipuntual de 2,20 × 10–4 C la intensidad del campo eléctrico es

A) 4,95 × 105 N / C

B) 9,90 × 105 N / C

C) 4,40 × 10–4 N / C

D) 5,50 × 10–5 N / C 44. Por un alambre pasa una corriente de 67 A. La carga que pasa por la sección

transversal del alambre durante 3,5 s es

A) 19,1 C B) 0,05 C C) 234,5 C D) 0,015 C 45. Por un conductor circula una corriente de 2 A; por una sección transversal de este

conductor pasa una carga de 5 C en un tiempo de

A) 10 s B) 0,4 s C) 5 s D) 2,5 s


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46. Lea cuidadosamente la siguiente expresión:

Lo anterior se refiere a materiales

A) aisladores. B) conductores. C) semiconductores. D) superconductores. 47. La fuerza electrostática entre dos electrones que están separados 0,01 m es

A) 1,4 × 10–4 N

B) 1,4 × 10 –5 N

C) 2,3 × 10 –24 N

D) 2,3 × 10 –26 N 48. De acuerdo con la siguiente figura, Si entre q1 y q2 existe una fuerza de 3,7 x 102 N, la distancia que las separa es

A) 2,6 × 10-2 m

B) 1,3 × 10-3 m

C) 6,7 × 10–4 m

D) 1,8 × 10–6 m 49. Por un solenoide que tiene 140 vueltas y 0,25 m de longitud circula una corriente

de 5 A. El valor del campo magnético en un punto situado en el interior del solenoide es

A) 1,1 × 103 T

B) 3,5 × 10-3 T

C) 1,7 × 10–4 T

D) 8,8 × 10–4 T

d

q1 = 7,8 x 10-8

C q2 = 9,6 x 10-7

C

Son los materiales que más se resisten al flujo de carga eléctrica en condiciones normales.


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50. Una carga de 6,5 × 10–5 C produce un campo eléctrico que vale 3,0 × 104 N / C a una distancia de

A) 4,42 m B) 4,65 m C) 1,95 m D) 19,5 m

51. El campo eléctrico asociado a una carga de 8,0 × 10–4 C , a una distancia de 16 m de ella, tiene una intensidad de

A) 2,8 × 10–14 N / C

B) 4,5 × 1013 N / C

C) 4,5 × 105 N / C

D) 2,8 × 104 N / C

52. Una carga de 7,0 × 10–3 C que circula por un conductor durante 3 segundos, da como resultado una corriente de

A) 2,3 × 10–3 A

B) 4,0 × 102 A

C) 7,0 × 10–3 A

D) 2,1 × 10–2 A 53. Por un conductor circula una corriente de 0,5 A; para un tiempo de 2 segundos el

flujo de carga asociado es

A) 1,0 C B) 4,0 C C) 0,25 C D) 0,5 C

54. Una partícula cuasipuntual cuya carga es 5,0 × 10–6 C, produce un campo

eléctrico de magnitud 2,5 × 10–8 N / C, a una distancia de

A) 2,0 × 102 m

B) 1,3 × 106 m

C) 1,6 × 1012 m

D) 1,8 × 1012 m


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55. En una batería alcalina AAA dice: “1,5 Volt”. Esa cantidad corresponde a

A) un campo eléctrico. B) un trabajo eléctrico. C) una energía eléctrica. D) una diferencia de potencial.

56. La carga de un protón es 1,6 × 10–19 C; a una distancia de 1,2 × 10–2 m, la intensidad de su campo eléctrico es

A) 1,1 × 10–15 N / C

B) 3,6 × 10–8 N / C

C) 1,2 × 10–7 N / C

D) 1,0 × 10–5 N / C 57. Una bobina circular plana de 0,3 m de radio, tiene 400 espiras y por ellas circula

una corriente de 2 A. El campo magnético de la bobina tiene una intensidad de

A) 2,4 × 102 T

B) 2,7 × 103 T

C) 1,7 × 10–3T

D) 5,3 × 10–4 T

58. Dos cargas cuasipuntuales de 1,0 × 10–6 C y 2,0 × 10–6 C, están separadas una distancia de 0,30 m; la fuerza electrostática mutua entre ambas partículas es

A) 0,2 N B) 2,0 N C) 0,7 N D) 0,06 N 59. Lea cuidadosamente el siguiente texto: “Es el trabajo por unidad de carga

positiva, que realizan fuerzas eléctricas para mover una carga eléctrica de prueba en un campo eléctrico, desde el punto de mayor potencial hasta el punto de menor potencial”. Se trata de la

A) potencia. B) fuerza eléctrica. C) energía potencial. D) diferencia de potencial.


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60. Cuando nos referimos a: “algunos materiales en los cuales los electrones, a temperatura ambiente, fluyen con facilidad”; estamos caracterizando los

A) aisladores. B) conductores. C) semiconductores. D) superconductores. 61. La fuerza de repulsión entre dos protones es de 230 N; si la carga del protón es

1,6 × 10–19 C; ¿cuál es la distancia de separación entre los protones ?

A) 2,5 × 10–6 m

B) 3,2 × 10–7 m

C) 1,0 × 10–15 m

D) 1,0 × 10–30 m 62. A la corriente eléctrica le resulta fácil transmitirse a lo largo de un kilómetro de

cable de cobre, aunque pierda un poco de energía; pero no se transmite a través de los pocos milímetros de espesor del plástico que cubre ese cable. Lo anterior se debe a que el cobre y el plástico son, respectivamente

A) superconductor y semiconductor. B) conductor y semiconductor. C) superconductor y aislador. D) conductor y aislador. 63. La afirmación que sigue identifica un concepto físico: “El trabajo necesario por

unidad de carga, para mover una carga de una posición a otra en un campo eléctrico”. Se trata de la

A) potencia eléctrica. B) corriente eléctrica. C) resistencia eléctrica. D) diferencia de potencial. 64. Lea cuidadosamente la siguiente expresión: “ Son materiales que aumentan

considerablemente su conductividad eléctrica, cuando se les incorpora algún tipo de impureza específica ”

Se refiere a materiales conocidos como

A) aisladores. B) conductores. C) semiconductores. D) superconductores.


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65. Dos cargas de 2,0 × 10–4 C y 4,5 × 10–4 C, están separadas una distancia de

1,0 × 10–1 m; la fuerza electrostática mutua entre ambas partículas es

A) 8,1 × 104 N

B) 8,1 × 10–7 N

C) 8,1 × 10–8 N

D) 8,1 × 10–16 N 66. Si la corriente que circula en un alambre es 1,2 A; la carga que fluye por su

sección transversal cada 200 s es

A) 1,7 × 102 C

B) 2 ,4× 102 C

C) 6,0 × 10–3 C

D) 3,4 × 10–2 C 67. Lea cuidadosamente la siguiente expresión:

La expresión anterior se refiere al concepto de A) potencia. B) trabajo. C) fuerza electrostática. D) diferencia de potencial. 68. Una bobina circular de 0,10 m de radio tiene 25 espiras de alambre. ¿ Cuál es el

valor del campo magnético en el centro de la bobina cuando la corriente que pasa por el alambre es de 6,0 A ?

A) 1,9 × 10–3 T

B) 1,9 × 10–4 T

C) 3,0 × 10–4 T

D) 9,4 × 10–4 T 69. Un cable conductor horizontal que corre a lo largo de una pared transporta una

corriente de 20 A. En un punto situado a 0,05 m del cable, el valor del campo magnético es

A) 5,0 × 10–4 T

B) 2,5 × 10–5 T

C) 8,0 × 10–5 T

D) 4,0 × 10–6 T

“Cada carga de 1 C que se desplace de un terminal a otro recibirá 3 J de energía del campo eléctrico”


147

70. Un solenoide de 8 000 espiras por metro, permite el paso de una corriente de 0,25 A. La intensidad del campo magnético en su interior es

A) 6,3 × 10–4 T

B) 2,5 × 10–3 T

C) 1,2 × 10–3 T

D) 5,0 × 102 T 71. Lea cuidadosamente la siguiente expresión:

Corresponde a una característica de los

A) aisladores. B) conductores. C) semiconductores. D) superconductores.

72. El tiempo que tarda en pasar una carga eléctrica de 3,0 × 102 C por la sección

transversal de un alambre que conduce una corriente de 5,7 × 102 A es

A) 1,9 × 100 s

B) 1,7 × 105 s

C) 1,7 × 106 s

D) 5,3 × 10–1 s 73. Considere un alambre largo y recto por el cual circula una corriente eléctrica de

5 A. A una distancia perpendicular de 0,04 m del alambre, la intensidad del campo magnético en el aire es

A) 2,5 × 10–5 T

B) 5,0 × 10–5 T

C) 2,0 × 10–7 T

D) 2,0 × 10–1 T

74. Si el campo eléctrico a 2,0 × 10–3 m de distancia de una partícula cargada

eléctricamente es 9,3 × 102 N / C, el valor de la carga de la partícula es

A) 1,9 × 10–2 C

B) 2,1 × 10–4 C

C) 3,9 × 10–5 C

D) 4,1 × 10–13 C

Son materiales que en su estado normal, y a temperatura ambiente, permiten que los electrones fluyan con relativa o mucha facilidad.


148

75. Un horno eléctrico es conectado a un tomacorriente de 110 V ; cada carga eléctrica que es desplazada de un terminal a otro

I. recibe cierta cantidad de energía del campo eléctrico. II. transmite al aparato la energía que recibe del campo eléctrico.

De las expresiones I y II, completan correctamente el encabezado,

A) solo I. B) solo II. C) ambas. D) ninguna.

76. La fuerza electrostática entre q1 y q2 es de 3,25 × 10–18 N, si q1 vale 5,40 × 10–12 C

y la distancia entre ellas es de 6,0 × 10–2 m; entonces el valor de q2 es

A) 4,0 × 10–18 C

B) 2,6 × 10–18 C

C) 2,4 × 10–19 C

D) 2,3 × 10–16 C 77. Una bobina circular plana de 2 000 espiras y radio 0,3 m, permite el paso de una

corriente de 4 A. La intensidad del campo magnético en el centro de la bobina es

A) 4,8 × 103 T

B) 1,7 × 10–2 T

C) 3,3 × 10–2 T

D) 5,3 × 10–3 T

78. Dos cargas puntuales positivas de 3,3 × 10–6 C y 4,1 × 10–6 C, respectivamente, están separadas una distancia de 0,30 m. La magnitud de la fuerza con que ambas cargas se repelen es

A) 0,4 N B) 1,4 N

C) 1,2× 1010 N

D) 1,5 × 10–10 N 79. Si la intensidad de corriente eléctrica que fluye por un alambre es 70 A; la carga

eléctrica que pasa por la sección transversal del alambre cada 20 segundos es

A) 70 C B) 0,3 C C) 3,5 C D) 1400 C


149

80. Un solenoide con núcleo de aire de 0,80 m de longitud y 2 500 espiras, transporta una corriente de 6,0 A. La intensidad del campo magnético en su interior es

A) 1,9 × 104 T

B) 1,2 × 10–2 T

C) 1,9 × 10–2 T

D) 2,4 × 10–2 T 81. Los materiales conocidos como superconductores se caracterizan porque,

A) no conducen cargas eléctricas. B) a altas temperaturas, la carga eléctrica fluye con facilidad. C) cerca del cero absoluto, conducen cargas eléctricas con mucha facilidad. D) en condiciones normales, las cargas eléctricas fluyen con mucha facilidad.

82. Dos cargas eléctricas negativas de 3,3 × 10–5 C y 2,0 × 10–6 C, respectivamente, están separadas en el aire una distancia de 0,30 m. La magnitud de la fuerza con que ambas cargas se repelen es

A) 2,0 N B) 6,6 N

C) 6,6 × 1022 N

D) 7,3 × 10–10 N 83. Si la intensidad de corriente eléctrica que circula por un alambre de aluminio es

3,0 A, la cantidad de carga que pasa a través de la sección transversal del alambre cada 5,0 s es

A) 15 C B) 0,6 C C) 1,6 C D) 3,0 C 84. Por la sección transversal de un alambre de aluminio circulan 270 C en cierto

tiempo t ; para que la intensidad de la corriente en el alambre sea 2 A, el tiempo t debe ser

A) 70 s B) 135 s C) 540 s D) 0,007 s


150

85. Una bobina circular de 80 vueltas, tiene un radio de 0,04 m. Si a través de ella circula una corriente eléctrica de 6 A, el valor del campo magnético en el centro de la bobina es

A) 6,0 × 103 T

B) 1,2 × 10–3 T

C) 7,5 × 10–3 T

D) 6,0 × 10–4 T 86. Una bobina circular plana con 40 espiras de alambre y 0,16 m de radio, permite el

paso de una corriente de 2,0 A; ¿cuál es el valor del campo magnético en su centro ?

A) 1,3 × 101 T

B) 5,0 × 102 T

C) 3,1 × 103 T

D) 3,1 × 10–4 T 87. Si dos cargas eléctricas iguales están separadas una distancia de 0,5 m y la

fuerza electrostática entre ellas tiene un valor de 5 N, el valor de cada carga es

A) 1,2 × 10–5 C

B) 1,7 × 10–5 C

C) 2,2 × 1010 C

D) 1,4 × 10–10 C

88. Una carga eléctrica de 3,5 × 10–7 C produce un campo eléctrico de

1,5 × 106 N / C, a una distancia de

A) 4,6 × 10–2 m

B) 2,1 × 10–3 m

C) 4,8 × 10–7 m

D) 2,3 × 10–13 m 89. La fuerza electrostática que actúa entre dos cargas de 5,0 C y 3,0 C es de

3,4 × 1012 N. La distancia que separa a las cargas es de

A) 7,5 × 101 m

B) 5,7 × 103 m

C) 2,0 × 10–1 m

D) 4,0 × 10–2 m


151

90. Por la sección transversal de un conductor, cada 2 s pasa una carga de

4 × 10–4 C; la corriente asociada es

A) 5 × 103 A

B) 2 × 104 A

C) 2 × 10–4 A

D) 8 × 10–4 A

91. Para dos cargas q1 = 3,2 × 10–15 C y q2 = 4,7 × 10–15 C separadas por una

distancia de 1,0 × 10–3 m; la fuerza electrostática entre ellas es

A) 1,4 × 10–13 N

B) 1,4 × 10–16 N

C) 1,7 × 10–42 N

D) 1,7 × 10–45 N 92. El valor del campo magnético en el aire, de un alambre recto, a

0,4 m de distancia de él, por el que circula una corriente de 2 A es

A) 1,0 × 106 T

B) 1,0 × 10–6 T

C) 3,1 × 10–6 T

D) 3,1 × 106 T 93. Dos electrones experimentan entre sí una fuerza de repulsión electrostática de

1,5 N; la distancia de separación entre ambos es

A) 3,1 × 10–5 m

B) 1,2 × 10–14 m

C) 1,3 × 10–19 m

D) 1,5 × 10–28 m

94. A una distancia de 1,5 × 10–4 m de una carga q = 6,2 × 10–9 C, la intensidad del campo eléctrico asociado a q es

A) 3,7 × 105 N / C

B) 2,5 × 109 N / C

C) 2,8 × 10–1 N / C

D) 4,1 × 10–5 N / C


152

95. A 8,5 × 10–3 m; de una carga puntual q se tiene una intensidad del campo

asociado de 4,0 × 10–4 N / C, por lo tanto, el valor de q es

A) 2,6 × 102 C

B) 1,6 × 109 C

C) 3,8 × 10–16 C

D) 3,2 × 10–18 C 96. Por la sección transversal de un conductor pasa una carga de 16 C cada 8 s; en

ese conductor la intensidad de corriente eléctrica es

A) 2 A B) 16 A C) 0,5 A D) 128 A 97. A una distancia de 0,1 m, la intensidad del campo eléctrico producido por una

carga es 3,5 × 105 N / C. El valor de la carga es

A) 3,1 × 108 C

B) 3,5 × 10–2 C

C) 3,9 × 10–7 C

D) 3,9 × 10–12 C

98. A una distancia de 0,25 m de una carga de 2,4 × 10–12 C, la intensidad del campo eléctrico asociado a ella es

A) 9,0 × 10–2 N / C

B) 3,5 × 10–1 N / C

C) 8,6 × 10–2 N / C

D) 3,5 × 10–3 N / C 99. Si por una sección transversal de un conductor pasan 15 C cada 3 segundos, la

intensidad de corriente en ese conductor es

A) 5 A B) 15 A C) 45 A D) 0,2 A


153

100. Un cable de conexión en un automóvil transporta una corriente de 15 A; a 0,15 m del cable, el valor del campo magnético es

A) 1,0 × 102 T

B) 2,2 × 100 T

C) 1,0 × 10–5 T

D) 2,0 × 10–5 T


154

Solución a los ejercicios de evaluación.

1 A 26 B 51 D 76 C

2 A 27 D 52 A 77 C

3 B 28 D 53 A 78 B

4 B 29 B 54 B 79 D

5 A 30 C 55 D 80 D

6 D 31 C 56 D 81 C

7 D 32 C 57 C 82 B

8 A 33 D 58 A 83 A

9 C 34 A 59 D 84 B

10 B 35 D 60 B 85 C

11 A 36 A 61 C 86 D

12 A 37 A 62 D 87 A

13 B 38 D 63 D 88 A

14 B 39 A 64 C 89 C

15 C 40 A 65 A 90 C

16 C 41 B 66 B 91 A

17 A 42 A 67 D 92 C

18 B 43 A 68 D 93 B

19 B 44 C 69 C 94 B

20 C 45 D 70 B 95 D

21 C 46 A 71 B 96 A

22 D 47 C 72 D 97 C

23 D 48 B 73 A 98 B

24 C 49 B 74 D 99 A

25 B 50 A 75 C 100 D

fisica-electroestatica y electromagnetismo

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