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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. Solución. Sabemos que:.
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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.
Solución Sabemos que: ϕB = ∫B .dA y dϕ/dt = -Fem Ley de Faraday Fem= -d(∫B .dA)/dt Fem= -Bd(∫dA)/dt Fem= -BLd(∫dx)/dt ϕB :Flujo de Campo Magnético Fem: Fuerza Electromotriz dA = L .dx dx/dt = V Fem= -BLV
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.
Solución a) b) C = ε0 .A/d C = ε0 .A/d C = (8,9x10^-12)(6x10^-2) 10^-3 A= d .C/ε0 C = 5,34x10^-10 F A = (10^-3)(1) (8,9x10^-12) Q = C .V Q = (5,34x10^-10)(12) A = 1,12x10^8 m^2 Q: Carga (C) C: Capacitancia (F) A: Área (m^2) Q = 6,408x10^-9 C
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?
Solución 3. V = 200 V C = 150x10^-6 F 4. W = 3 J t = 10^-3 s W = CV^2 2 W = P .t P = W/t P = 3/10^-3 W = (150x10^-6)(200)^2 2 P = 3 kw W = 3 J P : Salida de potencia del capacitor W : Energía almacenada en el capacitor
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: Resistencia I: Corriente eléctrica P = I^2 . R I = (P/R)^1/2 Q = t(P/R)^1/2 I = Q/t Q = I .t Q = 3600t(1000/R)^1/2 C Q = t(1000/R)^1/2 Como las unidades son segundos tenemos que multiplicar por 3600 para hallar cada hora
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?
Solución a) I = Q/t Q = I .t Q = 600 C Q = (2,5 A)(240 s) I = 2,5 A t = 240 s b) 1 C/1,6x10^-19e = 6,25x10^18 600 C= (600)(6,25x10^18)e 600 C = 3,75x10^21e
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?
Solución a) V= I .R R= V/I R= 1,5 V/300x10^-3 A V = 1,5 V I = 300 mA R= 5 ohm b) V = 1,2 V R = 5 ohm I= V/R I= 1,2 V/5ohm I= 240 mA
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.
Solución a) W = V .Q Q= W/V W = 1x10^10J V = 5x10^7 V Q= 1x10^10 J/5x10^7 V Q = 200 C b) W = P .t P= W/t W = 1x10^10J t = 2x10^-1 s P= 1x10^10 J/2x10^-1 V P = 5x10^10 w
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?
Solución Paralelo Serie W = 1x10^10J V = 5x10^7 V a) I= V/R I = 24 V/100 ohm I = 24 V/200 ohm I= 240 mA I= 120 mA b) Re = R1 + R2 1/Re = 1/R1 + 1/R2 Re = 100 + 100 = 200 ohm 1/Re = 1/100 + 1/100 = 1/50 Re = 50 ohm
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
Solución Ns = 30 espiras Vp=120 V Vs =9V a) Np/Ns= Vp/Vs Np= Vp .Ns/Vs Np = No. De vueltas de la bobina principal Ns = No. De vueltas de la bobina secundaria Vp=Voltaje de entrada Vs =Voltaje de Salida Np= (120 V)(30)/9 V Np= 400 espiras b) Is= 300 mA Vs =9V P = Ip .Vp= Is .Vs P = (9 V)(300x10^-3 A) P = 2,7 w