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Tema 1 1) La estructura que se describe a continuación conforma un capacitor esférico: una esfera conductora de radio R1 = 5 cm, rodeada de una cascarón conductor de radio interno R2 = 10 cm y radio externo R3 = 11 cm, concéntrico con la esfera. Inicialmente todos los conductores están descargados. Entre ellos se coloca un dieléctrico de permitividad relativa r = 4. Se conectan ambos conductores con una pila e = 20 V. (Borne positivo a la esfera interior). Con la pila conectada se pide: a) Calcular la densidad de carga libre en cada superficie. b) Calcular el campo eléctrico y el potencial para todo punto del espacio. c) graficar cualitativamente E(r) vs r y V(r) vs r. 0 =8,85 10-12 F/m. 2) Sea una distribución cilíndrica de cargas (sin tapas) de radio R y longitud finita L, cargada con una densidad de carga uniforme >0. Considere el origen de coordenadas en el centro del cilindro. a) Hasta qué punto del eje z trasladaría una carga (qo >0) desde el infinito para que el trabajo sea máximo (justifique). Calcule ese trabajo. 3) A partir de un galvanómetro de resistencia interna rg = 40 y corriente máxima admisible Igmáx = 100 mA se quiere construir un amperímetro de 5 A de alcance. a) Indique en un esquema como lo haría y cuanto vale la resistencia interna del amperímetro construido. b) Si el galvanómetro tiene 50 divisiones y se puede apreciar fácilmente hasta ½ división, indique cual es la indicación del mismo con la indeterminación (si el instrumento es de clase 2) debida a la lectura cuando la aguja está entre la división 36 y la 37. ¿Qué ventajas y desventajas tiene construir un amperímetro de resistencia interna muy reducida? 4) El amperímetro tiene una resistencia interna de 1 . Se pide: a) las corrientes en cada rama del circuito y, la carga y polaridad del capacitor, b) Potencia que consume el amperímetro y su lectura. R1=10 R2=10 R3=10E1=10V, E2=8V, C= 20 F. R3 A E2 R2 C E1 R1 5) Sea una cáscara cilíndrica conductora de radio interior R y exterior 2R tal que el largo L 2R. Por su interior circula una corriente total I en la dirección del eje del cilindro (z). Considere que el material conductor es homogéneo. a) Hallar el campo magnético B en puntos no muy alejados del eje de simetría del cilindro. Considere puntos dentro y fuera del mismo. b) Una partícula cargada ubicada en r>2R se mueve con velocidad v en dirección z, cuál será su energía cinética un segundo después ? Describir el movimiento en el instante inicial. c) ¿Cuál será la trayectoria de una segunda partícula cargada ubicada en r<R, si en un determinado instante lleva una velocidad v en dirección z. Justifique su respuesta. 6) La figura muestra un núcleo ferromagnético cuya longitud media es de 50 cm, (40cm fueron construidos con Hipernik y 10 cm con Perminvar). e Hay un pequeño entrehierro de 0.05 cm. El área N transversal del núcleo es de 10 cm². La bobina arrollada 1 sobre él tiene 400 vueltas. Calcular la corriente necesaria para producir un flujo de 12.10-4 Wb en el entrehierro. Utilice la tabla de primera imanación de la guía,y en caso de ser necesario interpole linealmente. Tema 2 1) Un capacitor esférico está formado una esfera conductora de radio a = 10 cm, rodeada de una cascarón conductor de radio interno b = 15 cm y radio externo c = 20 cm, concéntrico con la esfera. Inicialmente todos los conductores están descargados. Entre ellos se coloca un dieléctrico de permitividad relativa r = 3. Se conectan ambos conductores con una pila e = 10 V. (Borne negativo a la esfera interior). Con la pila conectada se pide: a) Calcular densidades de carga libre en cada superficie. b) Calcular el campo eléctrico y el potencial todo punto del espacio. c) graficar cualitativamente E(r) vs r y V(r) vs r. 0 =8,85 . 10-12 F/m. 2) Sea una superficie cilíndrica sin tapas de radio a y longitud finita h, cargada con una densidad de carga uniforme >0. Considere el origen de coordenadas en el centro del cilindro. a) Hasta que punto del eje z trasladaría una carga (qo >0) desde el infinito para que el trabajo sea máximo (justifique), y luego calcule ese trabajo. 3) A partir de un galvanómetro de resistencia interna rg = 40 y corriente máxima admisible Igmáx = 10 mA se quiere construir un voltímetro de 50 V de alcance. a) Indique en un esquema como lo haría y cuanto vale la resistencia interna del voltímetro construido. b) Si el galvanómetro tiene 50 divisiones y se puede apreciar fácilmente hasta ½ división indique cual es la indicación del mismo con la indeterminación (si el instrumento es de clase 2) debida a la lectura cuando la aguja está entre la división 30 y la 31. ¿Qué ventajas y desventajas tiene construir un voltímetro de resistencia interna muy elevada? 4) El voltímetro tiene una resistencia interna de 1000 . Se pide: a) las corrientes en cada rama del circuito y, la carga y polaridad del capacitor, b) Potencia que consume el voltímetro y su lectura. R1=100 R2=100 R3=50 R4=90 E1=10V, E2=15V, C= 20 F. R3 R4 C R2 V E1 E2 R1 5) La Figura muestra un núcleo ferromagnético cuya longitud media es de 50 cm, (40cm pertenecen a Hipernik y 10 cm pertenecen a Perminvar). e Hay un pequeño entrehierro de 0.05 cm. El área N transversal del núcleo es de 8 cm². La bobina arrollada sobre él tiene 600 vueltas. 1 Calcular la corriente necesaria para producir un flujo de 9.10-4 Wb en el entrehierro. Utilice la tabla de primera imanación de la guía, y en caso de ser necesario realice la interpolación lineal. 6) Sea una cáscara cilíndrica conductora de radio interior R y exterior 2R tal que el largo L 2R. Por su interior circula una corriente total I en la dirección del eje del cilindro (z). Considere que el material conductor es homogéneo. a) Hallar el campo magnético B en puntos no muy alejados del eje de simetría del cilindro. Considere puntos dentro y fuera del mismo. b) Una partícula cargada ubicada en r>2R se mueve con velocidad v en dirección z, cual será su energía cinética un segundo después ? Describir el movimiento en el instante inicial. c)¿Cuál será la trayectoria de una segunda partícula cargada ubicada en r<R, si en un determinado instante lleva una velocidad v en dirección z. Justifique su respuesta.