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

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1 EM2011 Serie de Problemas 01 -Problemas Fundamentales- G 12NL8 Diego 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.

3 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:

4 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.

5 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:

6 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?

7 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:

8 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?

9 a). Tenemos: Despejando: b). Un Culombio es igual a 6.241509×10 18 electrón 1. Por regla de tres tenemos: 1. http://es.wikipedia.org/wiki/Culombio

10 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:

11 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.

12 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:

13 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?

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

15 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

16 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: