UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FUNDAMENTOS DE ELECTROMAGNETISMO MANUEL FERNANDO PARRA G09N30MANUEL.

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FUNDAMENTOS DE ELECTROMAGNETISMO MANUEL FERNANDO PARRA G09N30MANUEL

2 1.) Calcule el número de partículas que hay en un centímetro cúbico de aire  El aire es la mezcla de gases que constituye la atmosfera terrestre, según la altitud, temperatura y composición del aire la atmosfera se divide en troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera, de mayor a menor presión. La densidad del aire en la troposfera y a temperatura ambiente (25 o c) es de 1,2 kg/m 3, y la masa molar de los gases en consideración es de aproximadamente 28,9 g/mol; con esto se concluye que el numero de partículas en un centímetro cubico del aire en estudio es de aproximadamente 2 X 10 19 partículas.

3 2.) ¿Qué es un Coulomb?  Un Coulomb es la unidad de carga eléctrica en el sistema internacional, definida en términos de la unidad de corriente ampere (A), 1C = 1 A.s, donde la corriente es igual a la rapidez del flujo de carga.

4 3.) ¿Cuántos electrones tiene una partícula cuya carga eléctrica es un Coulomb y cuál es su masa en kg? e q = 1,6 X 10 -19 C e m = 9,1 X 10 -31 Kg Una partícula cuya carga eléctrica es un Coulomb tiene 0,6 X 10 19 electrones, y su masa es de 5,46 X 10 -12 kg

5 4.) ¿Cuántos protones tiene una partícula cuya carga eléctrica es un Coulomb y cuál es su masa en kg? p q = 1,6 X 10 -19 C p m = 1,7 X 10 -27 Kg Una partícula cuya carga eléctrica es un Coulomb tiene 0,6 X 10 19 protrones, y su masa es de 1,02 X 10 -8 kg

6 5.) Haga un estimado de las dimensiones de las partículas arriba mencionadas. Suponga que cada partícula está confinada en un volumen de un Angstrom cúbico.  Un electrón es una distribución electrónica, un objeto cuántico distribuido en el espacio, al que no se le puede conocer la posición exacta y velocidad al mismo tiempo, se presume que debe medir menos de 10 -18 m, que si se pudiera confinar en un angstrom cubico ocuparía aproximadamente solo una cuarta parte.  Un protón y también un neutrón tienen un tamaño aproximado de 10 -15 m, lo que equivaldría a ocupar medio angstrom cúbico.

7 6.) ¿Cuál es el campo eléctrico que "siente" un electrón en un átomo de Hidrógeno? E = k. q / r 2 k = 9 X 10 9 N.m 2 /C 2 e q = 1,6 X 10 -19 C r = 5,3 X10 -11 m El campo eléctrico que “siente” un electrón en un átomo de Hidrogeno es de 5,13 X 10 11 N/C

8 7.) Usando la Ley de Coulomb calcule la Fuerza Eléctrica, en Newton, que el campo eléctrico de un protón le hace a un electrón en un átomo de Hidrógeno. E = k. e q. p q / r 2 k = 9 X 10 9 N.m 2 /C 2 e q = 1,6 X 10 -19 C p q = 1,6 X 10 -19 C r = 5,3 X10 -11 m La fuerza eléctrica que el campo eléctrico de un protón le hace a un electrón en un átomo de Hidrogeno es de 8,2 X 10 -8 N

9 8.) Calcule la Fuerza Gravitacional con la que es atraído un electrón por un protón en un átomo de Hidrógeno. Compárela con la Fuerza Eléctrica. La fuerza gravitacional con la que es atraído un electrón por un protón en un átomo de Hidrogeno es de 3,6 X 10 -47 N. Con la razón f e /f g se comprueba que la fuerza gravitacional entre estas dos partículas es despreciable comparada con la fuerza eléctrica entre ellas.

10 9.) ¿Cuáles son las unidades del Campo Eléctrico?  El campo eléctrico en un punto dado del espacio puede ser definido en términos de la fuerza eléctrica que actúa sobre una carga de prueba q 0 positiva colocada en ese punto. Dicho campo tiene por lo tanto componente vectorial en la dirección de la fuerza, con unidades en el sistema internacional de newton sobre coulomb: E = F/q 0 (N/C)

11 10.) ¿Qué es un dispositivo denominado capacitor (también conocido como condensador o filtro)?, describa sus características  Un capacitor es un dispositivo que almacenan carga, utilizado comúnmente en una gran variedad de circuitos eléctricos; por ejemplo, para sintonizar la frecuencia en los radio receptores, como filtros en las fuentes de poder, para eliminar el chisporroteo en las sistemas de ignición de los carros, o también como dispositivo de almacenamiento de energía en las unidades electrónicas de destello. Básicamente consta de dos conductores que poseen cargas iguales pero de signo opuesto, separados una distancia muy pequeña comparada con sus dimensiones con una diferencia de potencial V entre ellos.

12  La mayor parte de estos capacitores están fabricados con dos hojas metálicas alternadas con placas delgadas de papel impregnadas de parafina, la cual sirve como material dieléctrico; enrolladas en forma de cilindro. El dieléctrico fomenta el aumento de la capacitancia, del voltaje de operación y proporciona una estructura metálica de soporte entre las placas conductoras.

13 11.) Calcule el campo eléctrico en el interior de un capacitor

14 12.) ¿Qué es un electrómetro? ¿Puede hacer uno de bolsillo con materiales caseros, con un costo de menos de $50.oo?  Un electrómetro es un electroscopio con escala, el cual a su vez, es un aparato que permite detectar la presencia y signo de campos eléctricos en un objeto, consisten en una varilla metálica vertical con una esfera en su extremo superior y dos laminas de aluminio en el inferior, sostenida en un recipiente de vidrio y con libertad para girar sobre la escala graduada. Al acercar un material cargado a la esfera, la varilla se carga y las laminas se repelen o se atraen según los tipos de carga.

15  Un electrómetro de bolsillo se puede construir con materiales caseros y un costo menor a 50 pesos,

16 REFERENCIAS  FÍSICA TOMO II. Tercera edición revisada (segunda edición en español). Raymond A. Serway. McGRAW-HILL