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EM2011 Serie de Problemas 01 -Problemas Fundamentales- G 09NL28 Camilo Universidad Nacional de Colombia Depto. de Física Mayo 2011
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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.
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Segun la Ley de Faraday se tiene que donde fem es la fem inducida y es el cambio de flujo magnético respecto al tiempo. Se toma el vector A paralelo a B. Esto implica que Como la magnitud de B es constante se tiene que la fem inducida es (1)
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Ahora bien, se tiene que en el tiempo dt, la barra conductora se mueve con velocidad es decir, recorre una distancia dx=Vdt. Se tiene entonces que el área por la que pasan las líneas de campo magnético se incremente en una cantidad Reemplazando este resultado en la ecuación (1) se obtiene que la fem inducida es
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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.
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La capacitancia de un condensador depende del área de cada placa y de la distancia que las separa y viene dada por la expresión Para un par de placas de 20cm x 30cm se tiene que A=0.06m 2 Suponiendo que la permitividad del aire es ε = y que las placas están separadas 1mm se tiene que la capacitancia es a) También se tiene que la carga en cada placa es
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Si a través de ellas se conecta una batería de 12V se tiene una carga en cada placa de b) Para construir un capacitor de un Faradio cuyas placas estén separadas 1mm por el vacio se tiene que el área de las placas tendría que ser
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Energía almacenada en un capacitor 3. Cuánta energía eléctrica puede almacenar un capacitor de 150 microfaradios a 200 V? La energía que puede almacenar un capacitor de 150µF a 200V 4. Si dicha energía se libera en 1 milisegundo cuál es la salida de potencia equivalente? Si la energía anterior se libera en 1ms la salida de potencia equivalente es
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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 Si se aplica una potencia de 1kW a una resistencia de 1kΩ se tiene que la corriente que pasa por dicho resistor es En una hora la carga que pasa a través del resistor de 1kΩ es igual a
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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? La carga total que pasa por el área transversal de un alambre por el que circula una corriente de 2.5 A durante 4 minutos es b) a cuántos electrones equivaldría? Esta cantidad de carga equivale a la siguiente cantidad de electrones
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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? La Ley de Ohm dice que V=IR. Si el bombillo de una linterna consume 300mA de una batería de 1,5V entonces la resistencia de la bombilla es b) Si la batería se debilita y su voltaje desciende a 1,2 V cuál es la nueva corriente? Si la batería se debilita y su voltaje desciende a 1,2V, la nueva corriente es
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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. La cantidad de carga transferida entre la nube y la tierra es a)La potencia promedio entregada durante los 0,2 segundos. La potencia promedio entregada durante los 0,2 segundos es
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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 Por divisor de voltaje Por ley de Ohm la corriente en la primera y segunda resistencia es a)Cuál es la resistencia equivalente en cada circuito? La resistencia equivalente de este circuito es
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a)Cuál es la corriente a través de cada resistor La corriente a través de cada resistor es la misma porque están sometidas al mismo potencial. Esto es a)Cuál es la resistencia equivalente en cada circuito? La resistencia equivalente de este circuito es
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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. Se tiene la siguiente relación entre el numero de espiras y el voltaje del primario y el secundario El numero de espiras de la bobina primaria es a)La potencia transformada La potencia transformada es
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