EM2011 Serie de Problemas 01 -Problemas Fundamentales- G09NL17tania Universidad Nacional de Colombia Depto de Física Mayo 2011.

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1 EM2011 Serie de Problemas 01 -Problemas Fundamentales- G09NL17tania 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. L B V ∆X Debido a que la barra de esta moviendo con una velocidad V, utilizamos la ecuación de movimiento rectilíneo uniforme para hallar la distancia de desplazamiento en términos de V: ∆x = V*∆t Con esto reemplazamos en la ecuación del área del lazo ∆A = L ∆x = LV*∆t Por la ley de Faraday, tenemos que la FEM inducida es: FEM= ∆Φь/ ∆t = B∆A/∆t = BLV* ∆t / ∆t = BLV

3 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. C= є A / d = (8.85*10^-12) (6*10^-3/1*10^-3) =53 pF a)cuál es la carga en cada placa si a través de ellas se conecta una batería de 12VDC? Q = CV (53 pF)(12V) = 6.4*10^-10 C a)estime el área para construir un capacitor de 1 Faradio. A= Cd/ є =(1F)(1*10^-3)/ (8.85*10^-12) =1.129*10^8 m2

4 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? E= (1/2) CV^2 =(1/2)(150*10^-6 F) (200 V)^2 =3 J 4. Si dicha energía se libera en 1 milisegundo cuál es la salida de potencia equivalente? P= E/t = 3 J/1*10^-3 = 3000W

5 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 = I²R P= (q/t)² R q = √ (Pt²/R) = √(1KW)(3600² )/ R = √(1.296 *10^13)/R

6 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? 1A=1C/s ∆Q= I∆t =(2.5 C/s)(240s) = 600C b) a cuántos electrones equivaldría? e= 1.6 * 10^-19 C 600C/ 1.6 * 10^-19 C = 3.8*10^21

7 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? V= IR R= (1.5 V)/(mA) = 5Ω b) Si la batería se debilita y su voltaje desciende a 1,2 V cuál es la nueva corriente? I = (1.2 V)/ (5Ω) =0.24 A

8 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. Q=∆E/V =(10*10^9 J)/(50*10^6) =20 C b)La potencia promedio entregada durante los 0,2 segundos. I=Q/t =20C/0.2s =100A

9 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 En serie:En paralelo: V=IRI= I1 + I2 I=24V/200Ω =(24/100)+(24/100) = 0.12 A = 0.48 A a)Cuál es la resistencia equivalente en cada circuito? En serie: En paralelo: R= R1+R2R= 1/((1/R1)+(1/R2)= = 200 Ω = 50 Ω

10 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. N1=N2(V1/V2) = (30)(120/9) = 400 espiras a)La potencia transformada P= I2V2 =(0.30A)(9V) = 2.7 W