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un
Universidad Nacional de Colombia
Fundamentos de Electricidad y Magnetismo
Nombre:
Andrés Zeyd Aguilar Charry
Código:
153499
Código: 1000017
G
NL
Fecha: - marzo - 2011
CASA
Primer Examen Parcial 20%
1. Qué es un electrón voltio?
El electronvoltio, abreviado como eV, es una unidad de energía equivalente a la energía cinética que
adquiere un electrón al ser acelerado por una diferencia de potencial en el vacío de 1 voltio. Dicho
valor se obtiene experimentalmente por lo que no es una cantidad exacta. 1eV = 1.602176462 × 1019 J. Es una de las unidades aceptadas para su uso en el SI (Sistema Internacional de unidades) pero
que no pertenecen estrictamente a él.
2. Cuál es la relación de Teslas y Gauss?
Teslas y gauss son unidades de campo magnético; Gauss es la unidad de medida del campo eléctrico
en Sistema Cegesimal de Unidades donde Un Gauss es equivalente a 10 4 Tesla.
𝑁
Teslas es la unidad de medida en el sistema internacional de unidades como 1𝑇: 𝐴 𝑚2 .
3. Qué entiende por una corriente de desplazamiento?
La corriente de desplazamiento no es una corriente eléctrica real, y sucede, por ejemplo, cuando un
condensador de placas paralelas se está cargando. Por el circuito pasa corriente eléctrica, pero entre
las placas del condensador no hay flujo real, entonces a partir del campo eléctrico que hay entre
estas placas se puede definir una corriente de conducción definida como
Id  0
d E
dt
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)
Calcule:
a. el Campo eléctrico E entre las placas
𝐸=
|𝑉𝐵 − 𝑉𝐴 | 10 𝑉
=
= 100 𝑁/𝐶
𝐷
0.1𝑚
b. Deduzca una expresión funcional V(x) del potencial y la distancia donde se vea
claramente el Potencial
i. Al comenzar el recorrido
𝑉(𝑥) = 𝑉(0) − 𝐸𝑥
𝑁
𝑉(𝑥) = 100 𝐶 * 0.1m = 10V
ii. En la mitad del recorrido
𝑉(𝑥) = 𝑉(0) − 𝐸𝑥
𝑉
𝑉(𝑥) = 100 ∗ 0.05𝑚 = 5𝑉
𝑚
iii. Al final del recorrido
𝑉(𝑥) = 𝑉(0) − 𝐸𝑥
𝑉(𝑥) = 0𝑉
c. la energía cinética cuando P llega a la otra placa
i. en eV (electrón-Voltios)
1 eV = 1,6 x 10-19 J
1.6𝑥10−18 𝐽 ∗
1𝑒𝑣
= 10 𝑒𝑉
1.6𝑥10−19 𝐽
ii. en Julios
𝐸𝑐 = 𝑉. 𝑞
𝑁. 𝑚
𝐸𝑐 = 10
∗ 1.6𝑥10−19 𝐽 = 1.6𝑥10−18 𝐽.
𝐶
d. la aceleración de P durante su viaje
𝑞𝐸
𝑎=
𝑚
100𝑁
1.6𝑥10−19 ∗ 𝐶
=
9.1𝑥10−31 𝐾𝑔
= 1.76𝑥1013m/s
e. el tiempo de recorrido que toma en llegar a la placa destino
2𝑥
𝑡=√
𝑎
2 ∗ 0,1 𝑚
=√
1.76𝑥1013 𝑚/𝑠
= 1.07𝑥10−7 𝑠
f.
la velocidad de llegada cuando P alcanza la placa de mínimo potencial
i. en m/s
𝑉𝑓 = 𝑉𝑖 + 𝑎𝑡
𝑚
= 0 + 1.76𝑥1013 𝑠2 ∗ 1.07𝑥10−7 𝑠
= 1,88𝑥106 𝑚/𝑠
ii. en km/h
𝑉𝑓 = 6,77𝑥106 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.
𝑇𝑚
4𝜋𝑥10−7 𝐴 ∗ 1𝐴
µ0 𝐼
𝐵=
=
= 6.2𝑥10−6 𝑇
2𝜋𝑅
2𝜋 ∗ 0.1𝑚
6. Cuál es el campo magnético en el Ecuador de la superficie de la Tierra?
a. En Gauss
0.3 𝐺𝑎𝑢𝑠𝑠
b. En Teslas
3𝑥10−5 𝑇𝑒𝑠𝑙𝑎𝑠
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?
𝐼=
2𝜋𝐵𝑅
2𝜋 ∗ 3𝑥10−5 𝑇 ∗ 0.1𝑚
=
= 15 𝐴
𝑇𝑚
𝜇0
4𝜋𝑥10−7 𝐴
8. Por qué circula corriente por un conductor cuando se le aplica un voltaje?
Cuando se aplica un voltaje a un conductor se genera una diferencia de potencial en este, lo que
genera que los electrones pasen de estados de mayor potencial a los de menor potencial, esto
genera que los electrones se muevan, y, consecuentemente, halla corriente eléctrica.
9. Cuando un conductor se calienta por efecto de una corriente eléctrica es por la Ley de:
La ley de Joule, ésta dice que:” La cantidad de energía calorífica producida por una corriente
eléctrica, depende directamente del cuadrado de la intensidad de la corriente, del tiempo que ésta
circula por el conductor y de la resistencia que opone el mismo al paso de la corriente” Q  I 2 Rt .
Cuando la corriente eléctrica encuentra un obstáculo en una resistencia, esto genera pérdida de
energía eléctrica, lo que se puede manifestar en calor.
10. Qué Ley enuncia que un conductor caliente emita electrones?