Transcript Fundamentos Electricidad y Magnetismo

Fundamentos
Electricidad y
Magnetismo
Edison Julian Argüello
Rincón.
215358
Pregunta 1.

a)
b)
c)
d)
Un condensador conformado por dos planos
conductores tiene un diferencial de potencial
de 10 Volt. Los conductores están separados
0,5 m y el área de cada conductor es de 30
cm cuadrados. La anergia almacenada por
el condensador es :
1,2 *10−10 𝐽
2,65 *10−12 𝐽
2,1*10−11 𝐽
3,2*10−12 𝐽
Solución 1.
Procedimiento. La densidad de energía para un
capacitor esta dada por:
𝑈
𝐷=𝐶=
, la cual corresponde a la energía(U) por
𝑣𝑜𝑙.
unidad de volumen.
𝑉
Como 𝐸 = , entonces E=20 𝑉𝑜𝑙𝑡 𝑚
𝑑
Además el volumen a considerar es 𝑣𝑜𝑙. = 𝐴 ∗ 𝑑
𝑣𝑜𝑙. = 1,5 ∗ 10−3 𝑚2 .
Por tanto la energía almacenada es:
1
𝑈 = 𝐷 ∗ 𝑣𝑜𝑙. = 𝜀0 𝐸 2 𝑣𝑜𝑙. = 2,65 ∗ 10−12 𝐽.
2
 Fuente. Inspiración propia.

Pregunta 2.

a)
b)
c)
d)
Por una bobina de 10 cm de largo circula
una corriente que genera en su interior un
campo magnético de 1 T. El área transversal
de la bobina es de 7 cm cuadrados. La
energía almacenada en el interior de la
bobina es:
27,8 J
20 J
15 J
24 J
Solución 2.

Procedimiento La densidad de energía
(energía por unidad de volumen) para un
1
𝑈
inductor esta dada por: 𝐷 =
𝐵2 =
2𝜇0
𝑣𝑜𝑙.
El volumen que comprende la bobina es:
𝑣𝑜𝑙. = 𝐴 ∗ 𝑙 = 7 ∗ 10−5 𝑚2
Por tanto, la energía almacenada en la bobina
es:
1 2
𝑈 = 𝐷 ∗ 𝑣𝑜𝑙. =
𝐵 ∗ 𝑣𝑜𝑙. = 27,8 𝐽.
2𝜇0
 Fuente Inspiración propia.
Pregunta 3.
 Se
tiene un circuito eléctrico que tiene la
siguiente configuración.
Si la resistencias 1,2,3,4 tienen un valor de
2, 4 , 3, 5 Ohmios respectivamente, hallar
la resistencia equivalente del sistema:
a)
b)
c)
d)
2,5
4
3,27
2,29
Solución 3.

Procedimiento. Para resistencias en serie la resistencia
equivalente es la suma de resistencias
𝑅𝑒𝑞 =
𝑅𝑖
Para resistencias en paralelo la resistencia equivalente es:
1
𝑅𝑒𝑞 =
𝑅𝑖
Así que la resistencia equivalente del sistema es:
𝑅𝐸𝑄 = 𝑅1 +

1
1
1
1
+ +
𝑅2 𝑅3 𝑅4
=3,27Ω.
Fuente. Inspiración Propia.
Pregunta 4.
 Cual
a)
b)
c)
d)
seria el diferencial de potencia
inducido en una espira circular de radio 2
cm, por la que pasa un campo
magnético que ha variado desde cero a
10 T en tan solo 5 segundos.
3*10−4 𝑉𝑜𝑙𝑡.
2,5*10−3 𝑉𝑜𝑙𝑡
1,2*10−3 𝑉𝑜𝑙𝑡
3,6*10−5 𝑉𝑜𝑙𝑡
Solución 4.
El área de la superficie acotada por la espira
estaría dada por 𝑟 2 𝜋 = 1,25 ∗ 10−3 𝑚2 .
Además, usando la ley de Faraday para hallar
la magnitud de la Fem inducida tenemos:
𝑑𝜑𝐸
𝑑𝐵
10𝑇
𝜀=
=𝐴
=𝐴
= 2,5 ∗ 10−3 𝑉𝑜𝑙𝑡.
𝑑𝑡
𝑑𝑡
5𝑠
Esta Fem corresponde a la diferencia de
Potencial buscada.
Fuente. Inspiración Propia.

Pregunta 5.

El campo magnético al interior de un
alambre de radio R, en donde la densidad
3𝑟
de corriente esta dada por 𝐽 = es:
2𝜋
a)
𝑟
2𝜋
𝜇
𝜇0 𝑟 2
b)
2𝜋
c)r𝜇0 /2
d)Ninguna de las anteriores.
Solución 5.

La corriente al interior de la sección transversal del
alambre se halla de la siguiente forma:
3𝑟
𝐽𝑑𝐴 =
2𝜋𝑟 𝑑𝑟 = 𝑟 3
2𝜋
Ahora usando la ley de Ampere para hallar el Campo
Magnético.
𝐵 ∙ 𝑑𝑠 = 𝜇0 𝐼 = 2𝜋𝑟𝐵;
𝜇0 𝑟 2
𝐵=
2𝜋
Fuente. Inspiración Propia.
Pregunta 6.

a)
b)
c)
d)
Como se podría definir una onda
electromagnética.
Aquella que transporta materia orgánica y
necesita de un medio acuoso para su
transmisión.
Aquella forma de transmisión de energía, a
través de la oscilación permanente de campos
eléctricos y magnéticos. Dicha onda se puede
propagar en el vacío.
Hace referencia a un tipo de onda longitudinal.
Son aquellas que se puede encontrar en los
mares en forma de olas.
Solución 6.


Claramente, una onda electromagnética
corresponde a una forma de propagación
de la energía, en donde hay una interacción
de campos eléctricos y magnéticos que
varían en el tiempo. Dichas ondas tienen la
propiedad de viajar en el espacio vacío, sin
necesidad de un medio mecánico para su
transmisión. Además es importante resaltar
que estas ondas se mueven a la velocidad
de la luz.
Fuente. Inspiración Propia.
Pregunta 7.
 El
a)
b)
c)
d)
fenómeno de electrización que
presentan algunos materiales es debido
a:
Perdida y ganancia de cargar eléctrica
Transferencia de carga entre los
materiales en interacción.
Fuerzas supra-celestiales.
Transferencia de cargas positivas entre
los materiales en interacción.
Solución 7.


La electrización de los materiales aislantes se
da por la transferencia de electrones entre
los materiales que interactúan, lo cual se
conoce como “Transferencia de Carga”; en
esencia la carga eléctrica se conserva y por
consiguiente no se pierde ni se gana.
Cuando existe transferencia de electrones,
uno de los materiales adquiere carga
negativa y el otro obtiene carga positiva, ya
que se disminuye su carga negativa.
Fuente. Inspiración Propia.
Pregunta 8.

a)
b)
c)
d)
Según la Ley de Gauss es posible afirmar.
El flujo de campo eléctrico en una superficie
cerrada es directamente proporcional a la
carga encerrada por la superficie.
El flujo de campo eléctrico en una superficie
cerrada es inversamente proporcional a la
carga encerrada por la superficie.
El flujo eléctrico no tiene relación alguna
con la carga encerrada por la superficie.
El flujo de campo magnético en una
superficie cerrada nunca es cero.
Solución 8
La ley de Gauss nos dice que el flujo eléctrico a
través de una superficie cerrada es directamente
proporcional a la carga encerrada, como se
evidencia en la siguiente expresión:
𝑄𝑒𝑛𝑐.
𝜑𝐸 =
𝜀0
Además la ley de Gauss para el Magnetismo, afirma
que el flujo magnético a través de una superficie
cerrada siempre es cero, ya que no existen los
mono-polos magnéticos.
Fuente Propia.

Pregunta 9.

a)
b)
c)
d)
La ley de Ampere es una herramienta útil
para:
Hallar campos eléctricos de corrientes
eléctricas en configuraciones no simétricas.
Hallar campos magnéticos generados pos
corrientes eléctricas en configuraciones
sistemáticas muy simétricas.
Encontrar la resistividad de algunos
materiales en circuitos eléctricos.
Ninguna de las anteriores.
Solución 9.
La ley de Ampere constituye una ley
fundamental en el momento de hallar
campos magnéticos generados a partir de
corrientes eléctricas como se evidencia en la
siguiente relación:
𝐵 ∙ 𝑑𝑠 = 𝜇0 𝐼, donde B es el campo magnético.
𝐼 es la corriente que pasa a través de una
superficie acotada por una curva cerrada.
Cabe resaltar, que la ley de Ampere es muy útil
en arreglos con alto grado de simetría.
Fuente. Inspiración Propia.

Pregunta 10.

a)
b)
c)
d)
Los Rayos Gamma, en el espectro
electromagnético son generados por:
Interacciones químicas entre los electrones
de los átomos.
Des- excitación de núcleos atómicos, al
pasar de estados energéticos altos a bajos.
Cambios bruscos de temperatura en el
átomo.
Aun no se conocen sus orígenes.
Solución 10.
 Los
rayos Gamma surgen de la
manipulación con núcleos atómicos.
Siendo un poco mas precisos, esta
manipulación esta basada en la desexcitación del núcleo en el átomo, de
manera que poco a poco va
disminuyendo su energía, que a la vez se
va transformando en rayos Gamma.
 Fuente. Inspiración Propia.