EM2011 Serie de Problemas 01 -Problemas Fundamentales- G _NL__ nombre Universidad Nacional de Colombia Depto de Física Mayo 2011.

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1 EM2011 Serie de Problemas 01 -Problemas Fundamentales- G _NL__ nombre Universidad Nacional de Colombia Depto de Física Mayo 2011

2 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.

3 Faraday Fem=trabajo= fl= qvBl fuerza q q fem= Blv

4 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.

5 Capacitores A) E=v/d---E=(σ/ε 0 )=(σ/Aε 0 )--- (v/d)= (σ/Aε 0 )=Q Q= (12v/(1*10^-3m))*(0,06 m^2 * 8,85*10^-2 c^2/N.m^2 ) Q=63,72 C B) (v/d)= (σ/Aε 0 )--- q=cv----c=q/v A=(q/v)*(d/ ε 0 )---A= (cd/ ε 0 ) A= (1F*0,001m)/(8,85*10^-2 c^2/N.m^2) A=0,011m^2

6 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?

7 Energía almacenada en un capacitor (de una unidad de flash en una cámara fotográfica) 3) vprom=(vf+v0)/2=(v+0)/2=(1/2)v w= Ep Ep=(1/2)Qv w=Q*(1/2)v Ep=(1/2)cv^2 Ep=(1/2)*(150*10^-6F)*(200v)^2 Ep=3J 4) P=E/t=J/s=w P=3J/(1*10^-3s)=3000 J/s=3000w=3kw

8 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 P=VI 1kw=E/t E=1000j/s*3600s E=3,6MJ

9 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?

10 Corriente eléctrica A) I=dq/ds 240s*2,5 A=dq Q=600c B)600c*1e/(1,6*10^-19c)= 3,7510^21 e

11 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? 1,5/0,3 A =5 Ω b) Si la batería se debilita y su voltaje desciende a 1,2 V cuál es la nueva corriente? I=1,2/ 5 Ω=0,24 A

12 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.

13 Corriente eléctrica en la naturaleza salvaje A) P=VI----tE/t=tV (Q/t)--- Q=E/V Q= (10*10^-9J)/(50*10^6 v) Q=(1/5)*10^3 C = 200C B) P=V(Q/t) P=(20*10^6v * 200C)/ 0.2 s P=5*10^10 W

14 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?

15 Circuitos a) En serie I=24v/200Ω= 0.12 A En paralelo I=24v/50 Ω=0.48 A por cada resistor en paralelo pasa una corriente de 0.24 A b) Paralelo Req=R/2 Req=100/2= 50 Ω en serie R=R1+R2 R=100+100= 200 Ω

16 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

17 Transformadores a)Ne= (Ve/Vs)*Ns Ne=(120v/9v)*30espiras Ne=400 espiras b) P= qv*0.3 A p= 2.7 w