EM2011 Serie de Problemas 01 -Problemas Fundamentales- G 12NL8 Diego Universidad Nacional de Colombia Depto de Física Mayo 2011

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.

Ley de inducción de Faraday: Donde el flujo magnético es: Entonces la velocidad y área en nuestro caso serán: Donde L es la longitud de la barra y dx es la distancia que esta va recorriendo. Reemplazando en la ecuación de inducción tenemos:

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.

La capacitancia es: a). La capacitancia también se puede expresar como: Entonces despejando: b). Utilizando la ecuación de capacitancia y llamando al área ´A´ tenemos: Despejando:

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?

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 Tenemos: Como la corriente depende del tiempo entonces tenemos una carga por unidad de tiempo: Despejando:

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?

a). Tenemos: Despejando: b). Un Culombio es igual a ×10 18 electrón 1. Por regla de tres tenemos: 1.

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? Por ley e Ohm: b) Si la batería se debilita y su voltaje desciende a 1,2 V cuál es la nueva corriente? Nuevamente por ley de Ohm:

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.

a). Tenemos al relación energía, carga y voltaje: Y teniendo en cuenta que: Despejando: b). potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo, entonces:

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?

Serie: Por ley de Ohm tenemos: Paralelo: Por ley de Ohm tenemos:

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

a). Tenemos: Despejando el número de espiras de la bobina primaria: b). Como la potencia de entrada es igual a la potencia de salida tenemos: