BUC: Física II. Práctica N 0 3: Carga eléctrica y ley de Coulomb.

Transcripción

1 BUC: Físic II. Práctic N 0 3: Crg eléctric y ley e Coulomb. Problem 1: Un crg puntul e C está un istnci e 1.3 cm e otr e crg C. Ubicr ests crgs en un sistem e referenci rbitrrio, y clculr l mgnitu, irección y sentio e l fuerz sobre c crg. Problem : Cuál ebe ser l istnci entre l crg puntul q 1 =6.3 µc y l crg puntul q =-47.1µC pr que l fuerz e trcción entre mbs se e 5.66 N? Problem 3: Típicmente en l cí e un ryo fluye un corriente e A urnte 0 µs. Clculr l crg que se trnsfiere en este proceso. Problem 4: L figur 1 muestr os crgs, q 1 = q =1.3 µc seprs por un istnci fij =1.5m. () Encontrr el vlor e l fuerz eléctric que ctú sobre q 1. (b) Un tercer crg q 3 igul ls nteriores se coloc como se muestr en l figur 1b. Clculr l intensi e l fuerz eléctric sobre q 1. (c) Dóne ponrís un curt crg pr que l fuerz eléctric sobre est q 4 se nul? q 1 q q 1 q q 3 Problem 5: Dos esfers conuctors iéntics, 1 y, poseen cnties igules e crg y están fijs un istnci muy grne en comprción con sus rios. Se repelen entre sí con un fuerz e 88 mn. Supongmos hor que un tercer esfer iéntic ls nteriores, 3, l cul tiene un mngo islnte y que inicilmente no está crg se toc primero con l esfer 1 y luego con l esfer pr finlmente ser retir. Hllr l fuerz entre ls esfers 1 y en l nuev configurción. (Fig ). F -F 1 () 3 1 (c) (b) () Problem 6: Tres prtículs crgs se encuentrn en líne rect seprs un istnci (Fig 3). Ls crgs q 1 y q están fijs mientrs que l q 3, que puee moverse, está en equilibrio bjo l cción e ls fuerzs eléctrics. Hllr q 1 en términos e q. 3 1 F -F 1 () (b) q 1 q q 3 Práctic N 0 3: Crg eléctric y ley e Coulomb 1

2 Problem 7: En l figur 4, eterminr ls componentes horizontl y verticl e l fuerz eléctric resultnte sobre l crg e l esquin inferior izquier el curo. Suponer q= 1.13 µc y =15. cm. Ls crgs están en reposo. +q -q Problem 11: Dos crgs puntules positivs igules se mntienen seprs un istnci fij. Un tercer crg puntul e prueb se coloc en un plno que es norml l líne que une mbs crgs, l mit entre ells. Determinr el rio el círculo en ese plno pr el cul l fuerz sobre l prtícul e prueb es máxim. +q -q Problem 8: Dos crgs fijs e 1.07 µc y -3.8 µc están seprs un istnci e 61.8 cm. Dóne se ebe ubicr un tercer crg pr que l fuerz net sobre ell se nul?. Problem 9: Dos crgs puntules libres, q y 4q están seprs un istnci L. Se coloc un tercer crg e mner que too el sistem está en equilibrio. () Hllr el signo y l mgnitu (en términos e q) y l ubicción e est tercer crg. (b) emostrr que el equilibrio es inestble. Problem 10: Dos pequeñs bols e ms m están colgno e hilos e se e longitu L poseen crgs igules q (fig. 5). Suponer que θ es tn chico que tnθ puee ser proximo por senθ. () emostrr que l conición e equilibrio q L es x = ( ) 1/ 3. (b) Si L=1 cm, πε mg 0 m=11. g y x=4.7 cm, cuál es el vlor e q? q L θ θ x L q Práctic N 0 3: Crg eléctric y ley e Coulomb

3 BUC: Físic II. Práctic N 0 4: Cmpo eléctrico. Problem 1: Un electrón es celero hci el este rzón e m/s por meio e un cmpo eléctrico. Determinr l mgnitu y irección e icho cmpo. (c) Hllr l expresión pr ls componentes x y z el cmpo eléctrico pr un punto culquier (x,z), y mostrr que () y (b) son csos prticulres e es expresión. Problem : Un prtícul α (núcleo el átomo e helio) tiene un ms e Kg, y un crg e +e. Cuál es l mgnitu y irección el cmpo eléctrico que equilibre su peso? z +q P x Problem 3: Cuál es l mgnitu e un crg puntul pr que el cmpo eléctrico un istnci e 75 cm e ell teng un mgnitu e.3 N/C? Problem 4: Clculr el momento ipolr e un electrón y un protón con un seprción e 4.3 nm. Problem 5: Hllr el cmpo eléctrico en el centro el curo e l figur. Suponer q=11.8 nc y =5. cm. -q Problem 7: Un curupolo eléctrico está formo por cutro crgs puntules colocs en los vértices e un curo e lo. El punto P se encuentr un istnci x el centro el curupolo. Pr x>> mostrr que el cmpo eléctrico en P está o por 3 q E = 4 πε0 x (sugerenci: consierr l curupolo como os ipolos). y +q -q -q +q 0 x P 0 -q +q x +q -q Problem 6: Consierr un ipolo ubico lo lrgo e l irección z. () Demostrr que pr puntos e coorens (x, 0) (con x>>) el cmpo eléctrico vle 1 p E =. Cuál es su irección? 3 4πε x 0 (b) Demostrr que pr puntos e coorens (0, z) (con z>>) el cmpo eléctrico vle 1 p E = 3. Cuál es su irección? πε z 0 Problem 8: L figur muestr un curupolo eléctrico, el cul const e os ipolos cuyos efectos en puntos extremos no se cnceln totlmente. Demostrr que el vlor e E en el eje el curupolo en puntos un istnci z el centro (z>>) está o por Q E = πε 0 z one Q=q se llm momento curupolr e l istribución e crgs Práctic N 0 4: Cmpo eléctrico 1

4 P +q +q z 0 -q +p -q -p +q Problem 9: L figur muestr ls línes e cmpo que surgen e un etermin istribución e crgs; el espcimiento entre línes es constnte en c sección perpeniculr l págin. ()Si l mgnitu el cmpo en A es e 40 N/C, qué fuerz experiment un electrón en ese punto? (b) Cuál es l mgnitu el cmpo en B? B Problem 10: Dibujr culittivmente ls línes e cmpo socis con un isco elgo, circulr, crgo uniformemente, e rio. (sugerenci: consierr como csos límites puntos muy cercnos l isco, one el cmpo es perpeniculr l superficie, y puntos muy lejos, one el cmpo se prece l e un crg puntul). Problem 11: Dibujr culittivmente ls línes e cmpo socis con os crgs puntules q y -q seprs un istnci. Problem 1: Tres crgs están ispuests en los vértices e un triángulo equilátero. Consierno ls línes e cmpo ebis Q y -Q ientificr l irección e l fuerz que ctú sobre q ebio l presenci e ess otrs crgs A +Q -Q Problem 13: Ls crgs q y -q están fijs y seprs un istnci. () Encontrr E en los puntos A, B y C. (b) Dibujr culittivmente ls línes e cmpo. / / A +q B -q C Problem 14: A qué istnci lo lrgo el eje e un isco uniformemente crgo e rio l intensi e cmpo es l mit que l que correspone un punto en el centro e l superficie el isco?. Problem 15: A qué istnci lo lrgo el eje e un nillo crgo e rio es máxim l intensi el cmpo xil? Problem 16: Un vrill e virio está obl en un semicírculo e rio r. Un crg +q está uniformemente istribui lo lrgo e l mit superior, y un crg -q lo lrgo e l mit inferior. Determinr el cmpo eléctrico E en el punto P, centro el semicírculo r P Práctic N 0 4: Cmpo eléctrico

5 Problem 17: Un vrill no conuctor e lrgo L contiene un crg totl Q istribui uniformemente. Demostrr que E, en el punto P sobre l bisectriz perpeniculr está o por Q 1 E = 1 πε0 y L + 4 y ( ) sobre l crg, (b) L irección e l fuerz sobre el ipolo y (c) eterminr l mgnitu e l fuerz sobre el ipolo. Problem 1: Determinr el trbjo necesrio pr que un ipolo eléctrico gire en un cmpo uniforme E en función el momento ipolr p y el ángulo inicil θ 0 y el finl θ entre p y E. L y P Problem 18: Un brr no conuctor e lrgo L contiene un crg totl -Q istribui uniformemente. () Cuál es l ensi e crg linel e l brr? (b) Clculr l cmpo eléctrico en el punto P un istnci el extremo e l brr. (c) Si P estuviese muy lejos e l brr en comprción con L Porí l brr consierrse como un crg puntul? (Comprobrlo usno el límite en (b)). -q P L Problem 19: Un ipolo eléctrico, que const e crgs 1.48 nc e mgnitu seprs por 6.3 µm se encuentr entro e un cmpo eléctrico e 1100 N/C e intensi. () Cuál es l mgnitu el momento ipolr eléctrico? (b) Cuál es l iferenci e energí potencil entre l configurción prlel y l ntiprlel l cmpo? Qué trbjo hy que entregr l sistem si se quiere psr el ipolo e configurción prlel ntiprlel? Problem 0: Un crg q=3.16 µc está 8.5 cm e un ipolo eléctrico, lo lrgo e su bisectriz perpeniculr. L fuerz sobre l crg es e N. Mostrr, con yu e un igrm ()l irección e l fuerz Práctic N 0 4: Cmpo eléctrico 3

6 Problem 1: L superficie cur e l figur mie 3. mm e lo y está inmers en un cmpo eléctrico uniforme con E=1800 N/C. Ls línes e cmpo formn un ángulo e 65 o con l norml. Clculr el flujo trvés e l superficie. BUC: Físic II. Práctic N 0 5: Ley e Guss. Problem : Un cubo con rists e 1.4 m está oriento como se inic en l figur. Encuentre el flujo eléctrico trvés e l cr erech el cubo si el cmpo eléctrico, expreso en N/C, está o por: () 6i, (b) -j, (c) -3i+4k () Clculr el flujo totl trvés el cubo pr c uno e estos csos. Problem 4: Un crg puntul e q está un istnci / el centro e un curo e lo. Hllr el flujo eléctrico trvés el curo (Sugerenci: consierr l curo como un cr e un cubo e lo ). Problem 5: Experimentlmente se etermin que el cmpo eléctrico en ciert región e l tmósfer terrestre está irigio verticlmente hci bjo. A un ltitu e 300 m el cmpo es e 58 N/C, y un ltitu e 00 m es e 110 N/C. Clculr l cnti e crg net conteni en un cubo e 100 m e rist ubico un ltitu entre 00 y 300 m. Desprecir l curvtur e l tierr. Problem 3: L crg en un conuctor islo, originlmente escrgo, se polriz l sostener un brr crg positivmente muy cerc e él. Clculr el flujo pr ls cinco superficies gussins mostrs en l figur. Suponer que l crg negtiv inuci sobre el conuctor es igul l crg positiv q sobre l brr. Problem 6: Un crg puntul q está situ en un esquin e un cubo e rist. Cuál es el flujo trvés e c un e ls crs el cubo? (sugerenci: utilizr l ley e Guss y rgumentos e simetrí Problem 7: Un esfer conuctor uniformemente crg e 1. m e rio tiene un ensi e crg superficil e 8.13 Práctic N 0 5: Ley e Guss 1

7 µc/m. () Hllr l crg e l esfer. (b) Cuál es el flujo eléctrico totl que sle e l superficie e l esfer? (c) Clculr el cmpo eléctrico sobre l superficie e l esfer. Problem 8: Un esfer conuctor que contiene un crg Q está roe por un cscrón conuctor. () Cuál es l crg net en l superficie interior el cscrón? (b) Se coloc otr crg q fuer el cscrón; cuál es hor l crg net en l superficie intern? (c) lo mismo si l crg q se coloc entre l esfer y el cscrón. () Son vális ests respuests si l esfer y el cscrón no son concéntricos? Problem 1: Dos plcs metálics grnes con ensies e crg σ y -σ sobre sus superficies interns están enfrents. Clculr el cmpo eléctrico E () l izquier y l erech e ls lámins y (b) entre ells. Consierr sólo puntos que estén lejos e los extremos, y cuy istnci ls lámins se pequeñ compr con ls imensiones e ls misms. Problem 9: Un plc e metl e 8 cm e lo tiene un crg totl e 6 µc. () Usno l proximción e l plc infinit clculr el cmpo eléctrico un istnci e 0.5 mm e l plc, cerc el centro e l mism. (b) Estimr el cmpo un istnci e 300 m e l plc. Problem 10: Un líne e crg infinit prouce un cmpo e N/C un istnci e 1.96 m. Clculr l ensi e crg linel. Problem 11: Dos lámins no conuctors lrgs y elgs e crg positiv están enfrents entre sí. Clculr el cmpo eléctrico E () l izquier e ls lámins y (b) entre ells. Suponer l mism ensi superficil e crg pr ls os. Consierr sólo puntos que estén lejos e los extremos, y cuy istnci ls lámins se pequeñ compr con ls imensiones e ls misms. Problem 13: Un esfer pequeñ cuy ms es m=1.1 mg contiene un crg q=19.7 nc. Cuelg en el cmpo grvittorio e l tierr e un hilo e se que form un ángulo e 7.4 o con un lámin grne no conuctor y uniformemente crg. Clculr l ensi e crg (uniforme) e l lámin. Práctic N 0 5: Ley e Guss

8 Problem 14: Un esfer conuctor e rio y crg q se ubic concéntric con otr esfer conuctor huec e rio interior b y exterior c, con crg -q. Hllr E(r) en ls posiciones () r<, (b) <r<b, (c) b<r<c, () r>c. (e) Qué crg prece en l superficie intern y extern e l esfer huec? Problem 15: Un cilinro conuctor muy lrgo (e longitu L) contenieno un crg totl q está roeo por un tubo cilínrico e l mism longitu y crg -q. Usno l ley e Guss hllr () el cmpo eléctrico en puntos exteriores l tubo, (b) l istribución e crg en ese tubo, (c) el cmpo eléctrico en l región entre el tubo y el cilinro. Problem 17: L figur muestr un sección trvés e os cilinros concéntricos lrgos y elgos e rios y b. Los cilinros contienen ensies e crg λ por uni e longitu, e igul mgnitu pero opuests. Usno l ley e Guss emostrr que: () E=0 pr r< y (b) que entre los cilinros E 1 λ está o por: E =. πε 0 r Problem 16: Un crg puntul q=16 nc se ubic en el centro e un cvi esféric e rio 3.66 cm reliz en un trozo e metl. Usr l ley e Guss pr hllr el cmpo eléctrico en () en el punto P 1, en el meio entre el centro y l superficie. (b) En el punto P, entro el metl. Práctic N 0 5: Ley e Guss 3

9 BUC: Físic II. Práctic N 0 6: El potencil eléctrico. Problem 1: En el moelo e qurk e ls prtículs funmentles el protón está compuesto por os qurks rrib, c uno e ellos con un crg e +/3e, y un qurk bjo, con crg -1/3e. Suponieno que los tres qurks están equiistntes entre sí un istnci e m clculr () l energí potencil e l intercción entre los os qurks rrib y (b) l energí potencil eléctric totl el sistem. Problem : Ls crgs mostrs en l figur están fijs en el espcio. Determinr el vlor e x e form tl que l energí potencil eléctric totl el sistem se cero. l veloci inicil el electrón si lleg l reposo justo en l superficie e l segun plc? Problem 5: Un electrón es proyecto con un veloci inicil e m/s irectmente hci un protón que está esencilmente en reposo. Si el electrón estb inicilmente un grn istnci el protón, qué istnci el protón es su veloci igul l oble e l inicil? Problem 6: En el rectángulo e l figur los los tienen un longitu e 5.0 cm y 15 cm. q 1 =-5.0 µc q =+.0 µc. (). Clculr el potencil eléctrico en l esquin A y en l B. (b) Cuánto trbjo externo se requiere pr mover un crg q 3 =+3.0 µc ese B hst A lo lrgo e un igonl el rectángulo? (c) En este proceso, se convierte el trbjo externo en energí potencil eléctric, o vicevers? Problem 3: L figur es un representción ieliz e un núcleo e 38 U (Z=9) el cuál está punto e fisionrse. Clculr () l fuerz e repulsión que ctú sobre c frgmento, (b) l energí potencil eléctric mutu e los os frgmentos. Suponer los frgmentos igules en tmño y crg, esféricos, y que pens se tocn. El rio el núcleo e 38 U, inicilmente esférico, es e 8.0 fm. Consierr que el mteril el que están hechos los núcleos es e ensi constnte. Problem 7: Un lámin infinit tiene un ensi e crg σ=0.1 µc/m. Cuál es l seprción entre ls superficies equipotenciles que ifieren en 48 V. Problem 8: L molécul e moníco NH 3 tiene un momento ipolr eléctrico permnente p=1.47 D, one D es l uni ebye que vle C.m. Clculr el potencil eléctrico ebio un molécul e moníco en un punto ubico 5 nm el centro e l mism, lo lrgo el eje el ipolo. Problem 4: Dos superficies conuctors plns y prlels con un espcimiento =1.0 cm tienen un iferenci e potencil V e 10.3 kv. Un electrón es proyecto e un plc irectmente hci l segun. Cuál er Práctic N 0 6: El potencil eléctrico 1

10 Problem 9: Dos prtículs con crg q=.13 µc c un están fijs en el espcio seprs un istnci =1.96 cm. () Cuál es el potencil eléctrico en el punto C? (b) Luego se llev un tercer crg Q= 1.91 µc lentmente ese el infinito hst C. Cuánto trbjo ebe relizrse? (c) Cuál es l energí potencil U e l configurción cuno l tercer crg está en su lugr? Problem 10: L figur muestr, e cnto, un lámin infinit e ensi e crg positiv σ. () Cuánto trbjo reliz el cmpo eléctrico e l lámin cuno un pequeñ crg e prueb positiv q 0 se llev ese un posición inicil sobre l lámin hst un posición finl ubic un istnci z perpeniculr l lámin? (b) Usr el resulto e () m pr mostrr que el potencil eléctrico e un lámin infinit crg puee escribirse como V=V 0 -(σ/ε 0 )z, one V 0 es el potencil sobre l superficie e l lámin. Problem 1: Dos plcs metálics prlels grnes están seprs un istnci =1.48 cm y contienen crgs e igul mgnitu pero opuests sobre sus superficies enfrents. L plc negtiv hce tierr y se consier que el potencil sobre ell es cero. Si el potencil en el punto meio entre ls plcs es e 5.5 V, cuál es el cmpo eléctrico en puntos entre ls plcs? Problem 13: Un segmento e longitu L tiene un crg por uni e longitu λ uniformemente istribui en él. () Determinr el potencil (eligiénolo cero en el infinito) en un punto P un istnci y e un extremo el segmento y en líne con él. (b) Usr el resulto e () pr clculr l componente el cmpo eléctrico en l irección y (c) Determinr l componente el cmpo eléctrico en P en un irección perpeniculr l líne rect. y L P λ Problem 11: Un cnti e crg positiv Q se istribuye en un nillo circulr plno, no conuctor, e rio interno y externo b. L crg se istribuye e moo tl que l ensi e crg σ está por σ=k/r 3, one r es l istnci ese el centro el nillo. Demostrr que el potencilk en el centro el nillo está Q ( + b) o por V = 8πε0. b Práctic N 0 6: El potencil eléctrico

11 BUC: Físic II. Práctic N 0 7: Cpcitores y ieléctricos. Problem 1: Dos lámins e luminio tienen un seprción e 1. mm, un cpcitnci e 9.7 pf y están crgs 13 V. () Clculr el áre e l plc. (b) L seprción isminuye en 0.1 mm mnteniénose l crg constnte. Determinr l nuev cpcitnci y l iferenci e potencil. Problem : Un cpcitor esférico tiene sus esfers e rios proximmente igules. Mostrr que en este cso su cpcitnci se proxim l e un cpcitor e plcs prlels, con =b-. Explicr culittivmente el por qué e est equivlenci. Problem 3: Cuántos cpcitores e 1.0 µf eben conectrse en prlelo pr lmcenr un crg e 1.0 C cuno se conectn un iferenci e potencil e 110 V? Problem 4: Hllr l cpcitnci equivlente e los rreglos e ls figurs. Suponer C 1 =10.3 µf, C 1 =4.8 µf y C 3 =3.9 µf. V C 1 C C 3 Problem 5: L figur muestr os cpcitores en serie, sieno l sección rígi centrl e longitu b móvil verticlmente. Demostrr que l cpci equivlente el rreglo serie es inepeniente e l posición e l sección centrl. Problem 6: Un cpcitor e 108 pf se crg un iferenci e potencil e 5.4 V y luego l bterí e crg se esconect. Después el cpcitor se conect en prlelo con un seguno cpcitor, inicilmente escrgo. L iferenci e potencil result entonces e 35.8 V. Hllr l cpci el seguno cpcitor. Problem 7: Cuno el interruptor S se mueve hci l izquier, ls plcs el cpcitor C 1 quieren un iferenci e potencil e V 0. Ahor se mueve S hci l erech. Cuáles son ls crgs finles e c uno e los cpcitores (inicilmente, C y C 3 se hlln escrgos). S b C V 0 C 1 C 3 V C 1 C 3 C Problem 8: Un cpcitor e plcs prlels en ire que tiene un áre e 4 cm y un espcimiento e 1.30 mm se crg un iferenci e potencil e 65 V. Hllr: () l cpcitnci, (b) l mgnitu e l crg en Práctic N 0 5: Cpcitores y ieléctricos 1

12 c plc, (c) l energí lmcen, () l ensi e energí entre plcs. Problem 9: Un cpcitor se crg hst que su energí lmcen es e 4.0 J, y luego se retir l bterí e crg. Entonces se conect en prlelo un seguno cpcitor escrgo. Si l crg se istribuye por prtes igules entre los cpcitores, cuál es hor l energí totl lmcen en el sistem? Dóne se fue l iferenci e energí? Problem 10: Un cpcitor e plcs prlels tiene áre A y seprción y se crg un iferenci e potencil V. Luego se esconect l bterí y ls plcs se lejn hst que su seprción es. Deucir expresiones pr l nuev iferenci e potencil, l energí lmcen y el trbjo necesrio pr seprr ls plcs en términos e A, y V. Problem 11: Demostrr que ls plcs e un cpcitor se tren con un fuerz que está Q por F = ε 0 A Problem 1: Un cpcitor e plcs prlels lleno e ire tiene un cpcitnci e 1.3 pf. L seprción entre plcs se uplic y entre ells se insert cer. L nuev cpcitnci es e.57 pf. Determinr l constnte ieléctric e l cer. Problem 13: Ciert sustnci tiene un constnte ieléctric e.80 y un resistenci o rigiez ieléctric e 18. kv/mm. Si se l emple como mteril ieléctrico en un cpcitor e plcs prlels, qué áre mínim eben tener ls plcs pr que l cpcitnci se e 68.4 nf y pr que el cpcitor se cpz e soportr un iferenci e potencil e 4.13 kv? se reliz pr insertr l lámin? () Hcer lo mismo suponieno que lo que se mntiene constnte es l iferenci e potencil V. Problem 15: Un cpcitor e lámins prlels está lleno con os ieléctricos. Demostrr que l cpcitnci está por C = k e1 ε 0 A ( ke 1 + ke ) Problem 16: Un cpcitor e lámins prlels está lleno con os ieléctricos. Demostrr que l cpcitnci está por C = A cobre A ε 0 A ( ke 1. ke ) k + k k e k e1 K e e1 e Problem 14: Un lámin e cobre e espesor b se coloc entro e un cpcitor e plcs prlels. () Cuál es l cpcitnci espués e hber coloco l lámin? (b) Si se mntiene un crg q entre ls plcs, hllr l energí lmcen ntes y espués e insertr l lámin. (c) Cuánto trbjo (y e que signo) Práctic N 0 5: Cpcitores y ieléctricos

13 BUC: Físic II. Práctic N 0 8: Corriente y resistenci. Problem 1: Por un resistor e 1.4Ω ps un corriente e 4.8 A urnte 4.6 minutos. () Cuánt crg y (b) cuántos electrones psn por un sección trnsversl el resistor en ese tiempo? Problem : L corriente típic el hz e electrones e un pntll e vieo es e 00 µa. Cuántos electrones chocn con l pntll c minuto? Problem 3: Un lmbre e cobre e.46 mm e iámetro tiene un corriente pequeñ pero mensurble e 13 pa. Clculr: ()l ensi e corriente y (b) l veloci e rrstre e los electrones. Problem 4: Supongmos que el mteril que compone un fusible se fune cuno l ensi e corriente lleg 440 A/cm. Qué iámetro e lmbre cilínrico ebe usrse pr que el fusible limite l corriente 0.55 A?. Problem 5: Se tiene un esfer conuctor isl e 13 cm e iámetro. Por un lmbre fluye un corriente e A que entr ell. Por otro lmbre fluye un corriente e A que sle e ell. Cuánto tiempo le tomrá l esfer umentr su potencil en 980 V? Problem 6: L bn e un celeror electrostático tiene 5 cm e ncho y vij 8 m/s. L bn introuce en l esfer un crg corresponiente 95.0 µa. Clculr l ensi e crg superficil e l bn. Problem 7: El riel e cero e un trnví tiene un áre e 56 cm e sección trnsversl. Cuál es l resistenci e 11 km e riel? L resistivi el cero es e Ω.m. Problem 8: Los evnos e cobre e un motor tienen un resistenci e 5 Ω 0 o C. Cuno el motor está sin crg. Después e funcionr urnte vris hors l resitenci se elev 58Ω. Cuál es l tempertur e los evnos?. No consierr el cmbio en ls imensiones e los evnos. α= / o C. Problem 9: Un bobin se form evnno 50 vuelts e lmbre e cobre e clibre 8, islo, en un sol cp sobre un form cilínric cuyo rio es e 1. cm. Determinr l resistenci e l bobin (esprecir el espesor e l islción). Problem 10: Dos conuctores están hechos el mismo mteril y tienen l mism longitu. El conuctor A es un lmbre sólio e iámetro D. El conuctor B es un tubo hueco e iámetro exterior D e interior D. Encontrr l rzón entre sus resistencis A / B meis entre sus extremos. Problem 11: Un cble eléctrico const e 15 lmbres finos, c uno e los cules tiene un resistenci e.65 µω. Se plic l mism iferenci e potencil entre los extremos e c hilo y l corriente totl resultnte es e 750 ma. () Cuál es l corriente en c hilo? (b) cuál es l iferenci e potencil plic? (c) cuál es l resistenci el cble? Problem 1: Un conuctor tiene l form e un cono circulr recto trunco. Los rios e los extremos son y b y l ltur L. Si el husmiento es pequeño poemos consierr que l ensi e corriente por c sección trnsversl es uniforme. () Clculr l resistenci e este objeto. (b) Demostrr que l respuest se reuce ρl/a cuno el husmiento es nulo (=b) b Problem 13: Un clefctor que oper en un líne e 10 V tiene un resistenci en cliente e 14.0Ω. () A qué veloci se trnsfiere l energí eléctric energí térmic? (b) A rzón e 5. cent/kw, cuánto cuest operr el ispositivo urnte 6 h 5 min? Problem 14: Un foco eléctrico e 100 W se conect un tomcorriente norml e 10 V. () Cuánto cuest por mes (e 31 ís) ejrlo encenio? (b) Cuál es l resistenci el foco? (c) Cuál es l corriente que ps por el foco? () Es l resistenci iferente cuno se pg el foco? i L Práctic N 0 8: Corriente y resistenci 1

14 BUC: Físic II. Práctic N 0 9: Circuitos e corriente y continu. Problem 1: Ciert bterí e 1 V e un utomóvil tiene un crg inicil e 15 A.h. Si se supone que el potencil entre ls terminles permnece constnte hst que l bterí se escrg por completo, cuánto tiempo puee entregr energí, rzón e 110 W? Problem : En l figur el potencil en el punto P es e 100 V. Cuánto vle en el punto Q? Problem 5: L figur muestr un circuito que contiene cinco resistores conectos un bterí e 1 V. Hllr l cí e potencil en el resistor e 5.0 Ω. 6O 1O 4O Q 3.0 O 3O 5O 150 V 50 V Problem 3: En l figur, () qué vlor ebe tener si se quiere que l corriente en el circuito se e 50 ma?. Consierr ε 1 =.0 V, ε =3.0 V y r 1 = r = 3.0Ω. (b) Cuál es l veloci con que prece l energí intern en?? 1.0 O? P 1V Problem 6: Un líne e corriente e 10 V est protegi por un fusible e 15 A. Cuál es el número máximo e lámprs e 500 W que pueen funcionr simultánemente en prlelo en est líne? Problem 7: En l figur, hllr l resistenci equivlente e l re mostr. (b) Clculr l corriente en c resistor. Tomr 1 =11 Ω, =4.0 Ω, 3 =61.6 Ω, 4 =75.0 Ω y ε=6. V. 1 1? 4 3 Problem 4: L sección el circuito AB bsorbe 53.0 W e potenci cuno un corriente i=1.0 A ps por ell en l irección inic. () Hllr l iferenci e potencil entre A y B. (c) Si el elemento C no tiene un resistenci intern, cuál es su fem?? (c) Cuál terminl es positiv, l erech o l izquier? Problem 8: En el circuito e l figur, ε, 1 y tienen vlores constntes, pero puee vrir. Hllr un expresión pr tl que el clentmiento se máximo en ese resistor. i 1 A 19O C? B Práctic N 0 9: Circuitos e corriente continu 1

15 Problem 9: En l figur, hllr l resistenci equivlente entre los puntos () F y H, (b) F y G. b) F r 1 r 1 G? 1? 1 Problem 10: En l figur hllr () l corriente en c resistor, (b) l iferenci e potencil entre y b. Consierr ε 1 =6.0 V, ε =5.0 V, ε 3 =4.0 V, 1 =100 Ω y =50 Ω.? 1 H Problem 1: () Clculr l corriente por c fuente e fem. en el circuito e l figur. (b) Clculr V -V b. Suponer que 1 =1.0 Ω, =.30 Ω, ε 1 =.00 V, ε =3.80 V y ε 3 =5.00 V. 1 1? 1? 1? 1 1?? 3 1 Problem 11: Se ispone e os bterís e vlores e fem. ε 1 y ε y resistenci interns r 1 y r. Pueen conectrse en () prlelo (b) en serie, y se usrn pr crer un corriente por un resistor. Deucir expresiones pr l corriente en pr mbos métoos e conexión. ) b Problem 13: Un ohmímetro sencillo se confeccion conectno un pil e 1.50 V en serie con un resistor y un mperímetro e 1.00 ma. se just e moo tl que cuno ls terminles el circuito se conectn entre sí l guj el instrumento se esví su vlor e escl complet e 1 ma. Qué resistenci extern entre ls terminles como resulto un esvición e () 10%, (b) 50% y (c) 90% e l escl totl. () si el mperímetro tiene un resistenci e 18.5Ω, y l resistenci intern e l pil es esprecible, cuál es el vlor e? 0-1 ma A r V Punts e pinz? 1 1? r Problem 14: Un voltímetro (resistenci V ) y un mperímetro (resistenci A ) están conectos pr meir un resistenci. L resistenci está por =V/i, one V es l lectur el voltímetro e i es l corriente por el resistor. Prte e l corriente registr por el mperímetro (i*) ps por el voltímetro Práctic N 0 9: Circuitos e corriente continu

16 e moo que l rzón e V y l lectur el mperímetro (*=V/i*) únicmente un lectur prente e l resistenci. Demostrr que y * están relcions por: 1/=1/*-1/ v Notr que cuno v, * Otr opción pr meir resistenci se en l figur (b). Demostrr que en este cso, =*- A. ) A Problem 16: En un circuito C serie ε=11.0 V, =1.4 MΩ y C=1.80 µf. () Clculr l constnte e tiempo. (b) Hllr l crg máxim que precerá en el cpcitor urnte l crg. (c) Cuánto tiempo le tom l crg llegr 15.5 µc? Problem 17: Un resistor e 15. kω y un cpcitor están conectos en serie, y súbitmente se plic un potencil V=13.0 V. El potencil en el cpcitor se elev 5.00 V en 1.8 µs. () Clculr l constnte e tiempo. (b) Hllr l cpcitnci el cpcitor. b)? 3 V 0 A Problem 18: Un resistor e 3.0 MΩ y un cpcitor e 1.0 µf están conectos en un circuito e un sol mll con un fuente e fem ε=4.0 V. Un seguno espués e hcer l conexión, () cuánto hbrá crecio l crg el cpcitor?. (b) cuánto l energí lmcen en el cpcitor? (c) cuánt energí hbrá isipo el resistor? () Expresr l isipción e energí en el resistor en función el tiempo V 0? 3 Problem 15: En l figur, s se justrá en vlor hst que los puntos y b tengn el mismo potencil. Demostrr que cuno se hce este juste se cumple l relción x = s ( / 1 ) Este prto se llm puente e Whestone y permite meir un resistenci esconoci ( x ) en función e otr estánr ( s ). 1 S b X 0? Práctic N 0 9: Circuitos e corriente continu 3