EM2011 Serie de Problemas 01 -Problemas Fundamentales- G 10NL24NATALIA Universidad Nacional de Colombia Depto de Física Mayo 2011.

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1 EM2011 Serie de Problemas 01 -Problemas Fundamentales- G 10NL24NATALIA 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. ε=-dφ B /dt =-dBA/dt =-BdA/dt =-Bd(Lx)/dt =-BLdx/dt =-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=ε₀A/d =8,85*10^-12*0,2m*0,3m/0,001m = 5,3*10^-10F a)cuál es la carga en cada placa si a través de ellas se conecta una batería de 12VDC? Q=CV = 5,3*10^-10F*12V =6,4*10^-9C b)estime el área para construir un capacitor de 1 Faradio. A=Cd/ε₀ =1F*0,001m/8,85*10^-12 =1,1*10^8 m^2

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

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=I^2*R =(Q/t)^2*R Q=t(P/R)^1/2 Q=3600s((1kJ/s)/R)^1/2

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? Q=I*t =2,5A*240s =600C b) a cuántos electrones equivaldría? 600C/1,6*10^-19C =3,75*10^21 electrones

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? R=V/I =1,5V/,0300ª =5Ω b) Si la batería se debilita y su voltaje desciende a 1,2 V cuál es la nueva corriente? I=V/R =1,2V/5 Ω =0,24A

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=U/V =10*10^9J/50*10^6V =200C b)La potencia promedio entregada durante los 0,2 segundos. ω=10GJ/0,2s =50GW

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: I=24V/100Ω=0,24A En paralelo: 0,24A/2=0,12A b)Cuál es la resistencia equivalente en cada circuito? En serie: R eq =R=200Ω En paralelo: R eq =R/2=100Ω/2=50Ω

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. V 2 /N 2 =0,3 N 1 =V 1 /0,3 =400 espiras a)La potencia transformada S=V*I =9V*0,300ª =2,7VA =2,7W