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EM2011 Serie de Problemas 01 -Problemas Fundamentales-

EM2011 Serie de Problemas 01 -Problemas Fundamentales-. G12NL27 Catalina Pinzón Lara Universidad Nacional de Colombia Depto de Física Mayo 2011. Faraday.

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EM2011 Serie de Problemas 01 -Problemas Fundamentales-

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  1. EM2011Serie de Problemas 01-Problemas Fundamentales- G12NL27 Catalina Pinzón Lara Universidad Nacional de Colombia Depto de Física Mayo 2011

  2. 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.

  3. Si la barra se mueve hacia la derecha con una velocidad v, sus electrones se mueven con la misma velocidad. Por consiguiente, cada uno se ve sometido a una fuerza F=qvB, para calcular la FEM, se determina el trabajo W necesario para mover una carga q de un extremo a otro de la varilla, en contra de esta diferencia de potencial: W=F*d luego, W=qvBl. La FEM equivale a la unidad de trabajo efectuado por unidad de carga, por lo que FEM = qvBl/q = vBl

  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=0.06 m2, d = 10-3 m y C=∊0Ad donde ∊0=8.85*10-12 C2/N*m2 => C=(8.85*10-12*0.06*10-3) = 0.531 nF

  5. cuál es la carga en cada placa si a través de ellas se conecta una batería de 12VDC? C=0.53*10-9F V=12V => Q = 0.53*10-9F *12V=6.372*10-9 C b) estime el área para construir un capacitor de 1 Faradio. si d = 10-3 m y C = 1F =>A = (1F*10-3 m)/(8.85*10-12) =1.3*108m2

  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? Sabemos que E = 12C * (200V)2 donde C es la capacitancia C = 0,00015F => E = 75µF * 40KV = 3J 4. Si dicha energía se libera en 1 milisegundo cuál es la salida de potencia equivalente? W = E/t → 3J / 10-3 s = 3000 W

  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 P = QV/t → Q = Pt/V → Q = (103W * 3600s)/V → Q = 3,6*106/V

  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? 1A=1C/s → 2.5A = 2.5C/s → 2.5C/s=150 C/min → 4min → 600C b) a cuántos electrones equivaldría? Como: 1C=6.24x1018 e Entonces: 600C= 3.744x1021 e

  9. 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? R=V/I = 1.5V/0.3 A = 5 ohmios b) Si la batería se debilita y su voltaje desciende a 1,2 V cuál es la nueva corriente? I=V/R=1.2/5=240 mA

  10. 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. E = Q * V  => Q = 10*109 J / 10*106 Voltios => Q = 10*103 C

  11. b) La potencia promedio entregada durante los 0,2 segundos. 1 A = 1 C/s → 10*103 C = 10*103 A P= 10*103 A* 10*106 V= 10 GW/s Luego en 0,2 segundos el rayo entrega aproximadamente 10*108 Watts

  12. 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 Serie: I=V/Req= 24/200 = 120 mA Paralelo: Req= (100*100)/(200)= 50 Ohms I=V/Req= 24/50 = 0.48 ma • Cuál es la resistencia equivalente en cada circuito? Serie: Req=100+100 = 200 Ohms Paralelo: Req= 50 Ohms

  13. 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. • V1/V2 = a = 40/3 → relación transformación • a=N1/N2 → 40/3 = N1/30 → N1=400 espiras

  14. b) La potencia transformada • P2=V2*I2 Como se desconoce la impedancia de magnetización no se puede saber con exactitud la parte imaginaria de la corriente, así q se toma con ángulo de 0° al igual que el voltaje. Por lo que el conjugado de la corriente no importa • P2 = 9V*0.3A =2.7 VA

  15. Observaciones Esta tarea son para ser entregada en la semana del 16 al 19 de Mayo 2011. Grupo 10 Lunes 16 de mayo Grupo 12 Martes 17 de mayo Grupo 09 Jueves 19 de mayo

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