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Universidad Nacional de Colombia
Código: 1000017
Fundamentos de Electricidad y Magnetismo
Fecha: - marzo - 2011
Nombre: GUSTAVO A. PINCHAO CH.
CASA
Primer Examen Parcial 20%
Código: 244859
1. Qué es un electrón voltio?
Este es una medida de energía, el cual es la energía que gana o pierde un electrón al
desplazarse a través de una diferencia de potencial de un voltio. su relación con los
Julios es:
1 eV: 1.60 x 10-19 J
2. Cuál es la relación de Teslas y Gauss
El tesla es una unidad de campo magnético y la relación de Teslas y Gauss es:
1T= 104 G.
3. Qué entiende por una corriente de desplazamiento?
Este tipo de corriente se genera cuando existe una variación del campo eléctrico.
Puede entenderse este efecto, en el proceso de cargar un condensador. Al cargar
una placa por un conductor, la carga sobre esta placa aumenta o varia, variando de
esta forma el campo eléctrico, la variación de carga se manifiesta en el campo pues
este puede considerarse como un tipo de corriente, pese a que en la corriente de
desplazamiento no existe un flujo de carga como tal, esta produce un campo
magnético.
4. En un capacitor de placas paralelas separadas D cm y conectadas a una
diferencia de potencial de V voltios DC. Calcule la velocidad de una partícula
cargada P si esta parte de la placa de potencial máximo a la placa de mínimo
potencial. (D=10 cm, V=10V, P= un electrón)
Masa del electrón: 9.11 x 10-31 kg
carga del electrón: -1.60 x 10-19C
Ui + ki= Uf + kf
1
Q.V= 2 m v2
2𝑄𝑉
V= √
𝑚
2(−1.60 x 10− 19 )(10v)
=√
9.11 x 10− 31 kg
= 1.87 x 106 m/s
calcule:
a. el Campo eléctrico E entre las placas
V =∫ 𝐸. 𝑑𝑠
v= E d
𝑉 10 𝑉
E= 𝑑= 0.1 = 100 N/C
b. Deduzca una expresión funcional V(x) del potencial y la distancia donde se vea
claramente el Potencial
𝑏
𝑏
V(X)= -∫𝑎 𝐸. 𝑑𝑠= )= -∫𝑎 𝐸 cos ѳ 𝑑𝑠 pero como el Angulo que forman las líneas de campo
siempre es cero, Y el E es constante, entonces:
𝑥
V(x)= − ∫−∞ 𝐸𝑑𝑠= - E d
i. Al comenzar el recorrido
V= -100 N/Cx 0.1m= 10v
ii. En la mitad del recorrido
V= -100 N/Cx 0.05m= 05v
iii. Al final del recorrido
V= 100 N /C x 0.0m = 0 v
c. la energía cinética cuando P llega a la otra placa
i. en julios (electrón-Voltios)
A partir del resultado inicial se tiene que la energía cinética al final es:
1
1
E= 2 m v2 = 2 (9.11 x 10-31 kg)( 1.87 x 106 m/s)2 =1.59 x 10-18 J
1𝑒𝑉
ii. En eV = 1.59 x 10-18 J x1.60 x 10−19 J¨= 9.95 e V
d. la aceleración de P durante su viaje
F= qE= ma
a = q .E/m=
N
C
(−1.60 x 10−19C)(100 )
9.11 x 10−31 kg
= -1.76 X 1013 m/ s2
e. el tiempo de recorrido que toma en llegar a la placa destino
A partir de las ecuaciones de cinemática se tiene que:
Vo= 0
Vf= Vi + at
1.87 x 106 m/s
t = Vf/a= 1.76 X 1013 m/ s2 = 1.06 x 10-7 s
f. la velocidad de llegada cuando P alcanza la placa de mínimo potencial
i. en m/s
velocidad final= 1.87 x 106 m/s
ii. en km/h
1 km
1.87 x 106 m/s x1000 m x
3600 s
1h
= 6.73 x 106 km/ h
5. Dado un cable eléctrico por el cual circula una corriente I (A) calcule el campo
magnético a una distancia de 10 cm.
r = 0.1 m
𝜇0 = 4𝜋 ∗ 10−7
𝑁
𝐴2
𝑁
𝜇 𝑰
B = 2𝜋𝑟 =
4𝜋∗10−7 2
𝐴
2 𝜋 𝑥 0.1 𝑚
𝐼
= 2 x 10-6 I T
6. Cuál es el campo magnético en el Ecuador de la superficie de la Tierra?
a. En Gauss
El campo e magnético es aproximadamente 0.32 gauss
b. En Teslas: 3.2 x 10- 5 T
7. Cuál es la corriente I (A) que debe circular por un alambre para que produzca un
campo magnético igual al terrestre a una distancia de10 cm?
El campo magnético varia entre 0.3 G en la región ecuatorial y se hace más intenso
en los polos hasta 0.7. Tomando el valor de la región ecuatorial se tiene:
I=
8
2𝐵𝜋𝑟
µ
=
2(3.2 x 10− 5 T) 𝜋 𝑥 0.1 𝑚
𝑁
4𝜋∗10−7 2
𝐴
= 17.5 A
Por qué circula corriente por un conductor cuando se le aplica un voltaje?
La aplicación de un voltaje a un conductor implica la generación de un campo eléctrico dentro de
éste y así se establece una fuerza eléctrica sobre las cargas , pues estas van buscando superficies
equipotenciales de menor potencial y por lo tanto se genera el movimiento de carga, generando la
corriente. La dirección de la corriente es la dirección del flujo de la carga positiva.
9 Cuando un conductor se calienta por efecto de una corriente eléctrica es por la Ley de:
de joule, que establece que El calor que desarrolla una corriente eléctrica al pasar por un
conductor es directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de la
corriente y el tiempo que dura la corriente, la relación está dada por :
10 Qué Ley enuncia que un conductor caliente emita electrones?
Ley de Richardson, esta ley establece que al aumentar la temperatura los electrones de la capa
de valencia adquieren mayor energía y por tanto salen de la superficie del conductor.