EM2011 Serie de Problemas 01 -Problemas Fundamentales- G 12NL11Diana 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.

El flujo magnético viene dado por el producto de el campo magnético y el área por la que éste pasa: El área dada es variable y está dada por el área de un rectángulo, en donde L es la altura y x la base que es variable: Si se deriva la expresión con respecto al tiempo, queda: Por definición se sabe que el cambio de flujo magnético con respecto al tiempo es la fem, y que la derivada de la posición con respecto al tiempo es la velocidad:

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.

Para hallar el área de las placas, sólo es necesario hallar la de un rectángulo y es: La capacitancia se halla:, (ésta relación va a ser de ayuda para la parte b del ejercicio) teniendo en cuenta que, se obtiene que a), despejando q,, y reemplazando obtenemos que: b) Despejando el área de la primera ecuación y teniendo en cuenta que la distancia es 1mm, y la capacitancia es de 1F:

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? La potencia es la energía por unidad de tiempo, de esto se puede ver que:

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 Se asume el valor de la resistencia como, se sabe que Y que, se igualan las dos ecuaciones y teniendo en cuenta que 1kw es 1000w:

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?

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? b) Si la batería se debilita y su voltaje desciende a 1,2 V cuál es la nueva corriente?

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) sabemos que, despejando se tiene que b)La corriente es: y por definición la potencia es:

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?

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