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EM2011
Serie de Problemas 01
-Problemas Fundamentales-
G10NL35FABIAN
Universidad Nacional de Colombia
Depto de Física
Mayo 2011
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.
Fem Inducida
dB
d ( BA)
dA
 

 B
dt
dt
dt
A  LF
L
V
F
dA
dF
L
 LV
dt
dt
  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.
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.
• Primero calculamos la capacitancia sin dieléctrico y luego implementamos
el factor dieléctrico.Factor dielectrico para el aires seco k=1.00059.
A
12 0.06
C 0  (8.85  10 )
d
0.001
C  5.311010 F  5311012 F  531 pF
C  kC  531.3133 pF
• A) Carga máxima del capacitor
Q  VC  (12)(531.3133 1012 )  6.3758 109 C
• B)
Cd
A
 112994350.3m 2
0
1
A  A  112927722.9m 2
k
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?
1
1
E  CV 2  (150 106 F )(200V ) 2  3 Julios
2
2
4. Si dicha energía se libera en 1 milisegundo
cuál es la salida de potencia equivalente?
E
3Julios
P 
 3000Watts
3
t (110 s)
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,
supongamos una resistencia de un Ohmio.
P  I 2R
P
 q 
P
 R  q  t
R
 t 
2
1103Watts
q  3600s
 113841.9958C
1
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?
I
q
 q  I t  (2.5 A)(240s)  600C
t
b) a cuántos electrones equivaldría?
1electrón
21
600C 

3.75

10
Electrónes
19
1.6 10 C
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?
V
1.5V
R 
 5
3
I 300 10 A
b) Si la batería se debilita y su voltaje desciende a 1,2 V
cuál es la nueva corriente?
V 1.2V
I 
 0.24 A
R 5
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.
9
E
E 10 10 Julios
V  q 
 500C
6
q
V
50 10 V
a) La potencia promedio entregada durante los 0,2 segundos.
E 10 109 Julios
P 
 50 109Watts  50GWatts
t
0..2s
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
Serie
V
24
V  I ( R  R)  2 IR  I 
Paralelo
2R

2(100)
 0.12 A
1 1 
V V
 24 
I  I1  I 2  
 V     2
  0.48 A
R1 R2
R
R
100


 1
2 
I1  I 2  0.24 A
Cuál es la resistencia equivalente en cada circuito?
Serie
Paralelo
Req  R1  R2  2(100)  200
1
1 1
2
1
 

  Req  50
Req R1 R2 100 50
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 es igual )
dB
1   N1

N

120V
dt
 1  1  N1  1 N 2 
30espiras  400espiras
 2 N2
2
9V
dB
 2   N2
dt
b) La potencia transformada
P2   2 I 2  (9V )(300 103 )  2.7Watts
Observaciones
Esta tarea son para ser entregada
en la semana del 16 al 19 de Mayo 2011.
Grupo 10
Grupo 12
Grupo 09
Lunes 16 de mayo
Martes 17 de mayo
Jueves 19 de mayo