EM2011 Serie de Problemas 01 -Problemas Fundamentales-

EM2011Serie de Problemas 01-Problemas Fundamentales- G 12NL09Brian Universidad Nacional de Colombia Depto de Física Mayo 2011

Faraday • 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.

Respuesta • Sabemos por ley de faraday que: • ϕB = ∫B .dA y dϕ/dt = -Fem • Entonces: • Fem= -BLV Fem= -d(∫B .dA)/dt Fem= -Bd(∫dA)/dt Fem= -BLd(∫dx)/dt

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. • cuál es la carga en cada placa si a través de ellas se conecta una batería de 12VDC? • estime el área para construir un capacitor de 1 Faradio.

Respuestas A) C = ε0 .A/d • Sabemos que Q = C .V entonces: Q = 6,372x10-9C B)Despejando la formula: A= d .C/ε0 • A = 1,13x10^8 m2 C = (8,85x10-12)(6x10-2) 10-3 A = (10-3)(1F) (8,85x10-12) C = 5,31x10-10F Q = (5,31x10-10F)(12V)

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?

Respuestas • 3. E = CV2 2 W = 3 J 4. E= P*t ,Despejando la formula obtenemos que: P = W/t E= (150x106)(200)2 2 P = 3J/10-3s P = 3KW

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 R/: Suponiendo que hay una resistencia de 1KΩ entonces: P= V*A  P = I2*R I= 1KW/1KΩ = 1A I = Q/t Q = I*t  Q = 1A*(1h*(3600s/1h)) = 3600C

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?

Respuestas • I = Q/t Q = I*t Q = 2.5A*(4m*(60s/1m)) = 600C b) 1 ē 1.602x10-19 C X  600C X = 1 ē*600C . 1.602x10-19 ē X = 3.745x1021 ē

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?

Respuestas • V = I*R R = V/I R = 1.5V 0.3A R = 5 Ω b) V = I*R I = V/R I = 1.2V 5Ω I = 0.24 A

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. • Estime la cantidad de carga transferida entre la nube y la tierra. • La potencia promedio entregada durante los 0,2 segundos.

Respuestas • E= qV q= E/V q = 1x10¹⁰ J / 5x10⁷ V q= 200 C b) P= E/t P = 1x10¹⁰J /0,2 seg P= 5x10¹⁰J

Circuitos 9. Dos resistores de 100 ohmios están conectados en paralelo y en serie a una batería de 24 VDC. • Cuál es la corriente a través de cada resistor • Cuál es la resistencia equivalente en cada circuito?

Respuestas • En serie la corriente sera la misma en las dos resistencias es decir 0.24A En paralelo la corriente sera 0.12V/100Ω, es decir, 0.12 A b) En serie será la suma de las resistencias es decir 200 Ω En paralelo utilizamos la siguiente formula: RT = (R1*R2)/(R₁ + R₂) RT = 10000/200 RT = 50 Ω

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: • El número de espiras de la bobina primaria. • La potencia transformada

Np = Vp Ns Vs Np/30 = 120v/9v Np= (120v*30)/9v Np=400 espiras • P = IsVs • P = IpVp P = 0,3A (9V) P= 2,7 W

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