UNIVERSIDAD LIBRE SEDE BOGOTÁ FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS GUIAS DE CLASE

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1 NOMBRE DE LA ASIGNATURA FISICA ELECTRICA MODULO DE TRABAJO No. 1 TALLER No. 1 TITULO LEY DE COULOMB DURACIÓN BIBLIOGRAFIA SUGERIDA FRANCIS W. SEARS ZEMANSKY 1-OBJETIVO Analizar y entender una gran variedad de efectos muy ligados a nuestra vida diaria Denominados fenómenos eléctricos así como situaciones en las cuales hemos de Tratar con cargas puntuales generalmente en reposo. - CONCEPTOS Al realizar experimentos con varios cuerpos eléctrizados se halla que puedan separarse en dos grupos. Los que eléctrizados unos a otros se repelen. Los que eléctrizados unos a otros se atraen. Esto nos lleva a la conclusión siguiente: Existen dos tipos de cargas eléctricas: positivas y negativas. Las cargas eléctricas del mismo signo se repelen y las cargas del signo contrario se atraen. Un cuerpo en su estado normal, posee un número de protones igual al número de Electrones, si tal cuerpo pierde electrones tendrá un defecto de electrones, es decir Se presentará eléctrizado positivamente. Si recibe eléctrones poseerá un exceso de estas partículas y estará electrizado Negativamente. La fuerza de interacción entre dos cargas eléctricas es proporcional al tipo de dichas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

2 3-EJEMPLOS Una carga puntual positiva q = 0,3uc, se coloca a una distancia r=3cm de 1 Otra carga puntual pero negativa q =-0,60uc. Cálcule la fuerza entre las dos cargas. F= kq 1 q r 7 Nm.3x10 c.6x10 F= 9x10 9. c (3x10 m) F= 1.38 N 7 c 9 - Dos cargas se encuentran en el eje positivo de las x. La carga q 1 =x10 c 9 está a cm del origen y la carga q =-3x10 c a 4cm. Cuál es la fuerza total ejercida por estas cargas sobre una carga q = 5x c que está en el origen? F 1 = 9x10 9 ( X10 9 ) ( 5x10 9 ) =.5 x 10 ( 0.0) 4 N 9 F = 9x10 ( x10 9 ) ( 5X10 9 ) = 0.84 X10 ( 0.04) 4 N

3 Ef = -,5 x 10 4 N+ 0,84x N= -1,41 x 10 N x 3- Qué exceso de electrones ha de colocarse sobre cada una de dos pequeñas esferas separadas 3 cm, si la fuerza de repulsión entre ellas ha de ser de 1x10 19 N? kq F= r q= r F K 9 1x10 q= 0,03m 9 9x10 = 1000c E = E ,6X10 C PREGUNTAS CONCEPTUALES 1- Cómo procedería usted para electrizar positivamente por inducción, una barra metálica? - Qué es la constante dieléctrica de un material? 3- Sean F 1 y F las fuerzas de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas. Es correcto afirmar que los sentidos de las fuerzas F 1 F a) Son opuestas solamente cuando las cargas tienen signos opuestos? b) Son iguales solamente cuando las cargas tienen signos iguales? c) Son opuestos solamente cuando las cargas tienen signos iguales? d) Son iguales solamente cuando las cargas poseen signos opuestos?

4 e) Son siempre opuestos cuales quiera que sean los signos de las cargas? 4) Considérese cuatro objetos electrizados A,B,C y D. Se halla que A repele a B y atrae a C. A su vez C repele a B. Sí sabemos que D está electrizado positivamente. Cuál es el signo de la carga en B? 4- EJERCICIOS 1- Dos cargas eléctricas puntuales se encuentran separadas a una distancia de 4x10 m y se repelen con una fuerza de 7x10 4 N. Suponga que la distancia entre ellos aumenta a 1x10 m a) Cuántas veces se incrementa la distancia entre las cargas? b) Cuál es el nuevo valor de la fuerza de repulsión entre las cargas? - Dos cargas eléctricas puntuales están separadas a una distancia de 15cm. La distancia entre ellos se altera hasta que la fuerza eléctrica se vuelve 5 veces Mayor. Cuál es el nuevo valor entre la distancia de ambas cargas? 3) Dos cargas puntuales q 1 y q se atraen en el aire con cierta fuerza F. Suponga que el valor de q 1 se duplica y que el valor de q se vuelve 8 veces mayor. Para que el valor de la fuerza F permanezca invariable, la distancia r entre q 1 y q deberá ser: a) 3 veces mayor b) 4 veces mayor c) 16 veces mayor d) 4 veces menor e) 16 veces menor 4) Dos pequeñas esferas, ambas con carga positiva, tienen una carga combinada 8 total de 4x10 c. Cuál es la carga de esta esfera si su fuerza de repulsión es de 7x10 5 N cuando se encuentran separada 0,1 m?

5 NOMBRE DE LA ASIGNATURA FISICA ELECTRICA MODULO DE TRABAJO No. 1 TALLER No. TITULO Campo eléctrico DURACIÓN BIBLIOGRAFIA SUGERIDA FRANCIS W. SEARS ZEMANSKY 1-OBJETIVO Introducir al estudiante en el estudio y la comprensión del campo eléctrico para que éste sirva de soporte para el entendimiento y profundización de temas posteriores. -COCEPTOS En un punto des espacio existe un campo eléctrico cuando sobre una carga que colocada en dicho punto, se ejerce una fuerza de origen eléctrico. Una carga positiva colocada en un punto donde existe un campo eléctrico E, tiende A desplazarse en el sentido de este campo y una carga negativa en el mismo sitio, tiende a desplazarse en sentido contrario. Si un conductor electrizado está en equilibrio electrostático, las cargas eléctricas se Hallarán distribuidas en su superficie y el campo eléctrico será nulo en todos sus puntos internos, el vector E está perpendicular a ella. 3-EJEMPLOS 7 1- Cuál es la intensidad del campo eléctrico que tiene una carga q=x10 c y sobre la cual actua una fuerza de 5x10 N? E= q F E= 5X10 X10 7 N C 5 E=.5X10 N/C

6 9 ) Descargas puntuales q 1 y q de 1x10 c positiva y negativa respectivamente, están separadas 10cm. Calcúlense los campos eléctricos creados por estas cargas. a 6cm a la derecha de q 1 Kq r 1 E 1 E 1 = 9x ( 1X10 ) = 4 3x10 N/C ( 0.06) E = 9X ( 1X10 )= 6.75x10 N/C (0.04) 4 4 ( ) x10 N/C= 9,75X10 N/C hacia la derecha 3) El campo eléctrico que se observa entre placas paralelas y planas vale 4 E= x10 N/C y la distancia entre ellas es d=7mm. Suponga que un electrón se deja libre y en reposo, cerca de la placa negativa. Cuál es la magnitud de la fuerza eléctrica que actúa sobre el electrón? F= qe F=1,6x10 19.(x10 4 )=3.x10 15 N Cuál es el valor de la aceleración adquirida? 15 3.x10 a= F/m a= 31 9,1x 10 a= 3.5x10 15 m/sg

7 4) Una esfera de radio R= 8cm está electrizada negativamente con una carga de valor Q= 3, uc, distribuida uniformemente en su superficie. Considere un punto P situado a 4.0 cm de la superficie de la esfera. Cuál será la intensidad del campo eléctrico en P? r= 8cm+4cm=1cm Kq E= r E= 9X10 9 ( 3.X10 6 ) = x10 6 N/C ( 1.X10 ) 7 Si una carga puntual negativa de valor q=3.5x10 c se colocara en P Cuál será La magnitud de la fuerza eléctrica que actúa sobre ella? F= qe F= 3.5x10 7 ( x10 6 ) F= 0,7N PREGUNTAS CONCEPTUALES 1- Considérese el campo eléctrico producido por dos cargas puntuales separadas a cierta distancia. Supóngase que hay un punto en el que el campo es nulo; Qué supone esto en relación con los signos de las cargas? ) Un estudiante afirma que una unidad apropiada para la magnitud del campo julio eléctrico es 1 es correcto? cm 3) El campo eléctrico en el interior de un orificio esférico de un conductor es nulo. Es también cierto para un orificio cúbico?

8 KQ 4) Al analizar la expresión E= r ( verdadero o falso) podemos hacer las observaciones siguientes: a) La intensidad E en un punto dado es inversamente proporcional a la carga Q. c) La intensidad del campo eléctrico no depende de la carga de prueba. 5- EJERCICIOS 4 1-En cierto punto del espacio existe un campo eléctrico E= 5x10 N/C, horizontal Hacia la izquierda. Si colocamos una carga q en ese punto, observamos que tiende a desplazarse Hacia la derecha por acción de una fuerza eléctrica de 0,0N. Determine en uc el valor de q. - Una caja eléctrica puntual positiva q=4.5 uc se encuentra en el aire. Considere un punto P situado a una distancia r=30cm de q. a) Cuál es la intensidad del campo en P? b) Si el valor de q se duplicara cuantas veces mayor se volvería la intensidad del campo en P? c) Cuál sería el nuevo valor del campo en P? 3- Dos cargas puntuales q 1 = 8x10 7 C y q = -8x10 7 c se encuentran en el aire a una distancia de 0cm. Cuál es la magnitud del campo en el punto medio de la distancia entre ambas cargas? 4) Que exceso de electrones ha de añadirse a un conductor esférico aislado De 10cm de diámetro para producir un campo de N/C de intensidad En un punto inmediato fuera de la superficie? 5) Una carga eléctrica está uniformemente distribuida en torno a un semicírculo De radio a con una carga total Q. Cuál es el campo eléctrico en el centro de la curvatura?

9 NOMBRE DE LA ASIGNATURA FISICA ELECTRICA MODULO DE TRABAJO No. TALLER No. 3 TITULO Potencial Eléctrico DURACIÓN BIBLIOGRAFIA SUGERIDA FRANCYS W SEARS ZEMANSKY 1-OBJETIVO Familiarizar al estudiante con los conceptos fundamentales de trabajo y energía aplicados a la electricidad y magnetismo con el fin de lograr una mejor comprensión de temas posteriores. -CONCEPTOS Cuando un campo eléctrico realiza un trabajo W sobre una caja de prueba (positivas) q, la cual se desplaza desde un punto A hasta un punto B, la diferencia de potencial o tensión Vab entre estos dos puntos es: Vab= Wab q Una carga positiva que se suelta en un campo eléctrico, tiende a desplazarse de los puntos donde el potencial es mayor hacia los puntos donde es menor. Una carga negativa tenderá a moverse en sentido contrario, es decir, de los puntos donde el potencial es menor hacia aquellos donde es mayor.

10 3- EJEMPLOS 7 1- Una carga positiva q=x10 C se desplaza de A hacia B y realiza trabajo de 3 5x10 J. Cuánto vale la diferencia de potencial entre A y B? Wab Vab= q 3 5x10 Vab= =.5x10 4 V 7 x10 - Usando un aparato adecuado se midió la diferencia de potencial entre dos placas planas y paralelas, encontrándose que Vab=300V. La distancia entre A y B es de 5mm. a) Calcúlese la intensidad del campo entre las placas E= Vab d 300 E= 3 5x10 V = 6x10 4 m 7 B) Suponga una carga q= x10 C. Cuánto vale la fuerza eléctrica que actúa Sobre esta carga? F=q.E F= x10 7 x 6x10 4 = 1.x10 N c) Cuánto vale el trabajo que el campo eléctrico realiza sobre la carga q? 3 Wab= Fd Wab= 1.x10 x5x10 Wab= 6x10 5 J

11 3) Una carga q= uc se desplaza entre los puntos A y B con r = 0cm a y r = 60cm. Cálcule la diferencia de potencial Vab. b V = a kq r a 9 V a = 9x10 x V a = 9x10 V x10 V b = 9x =3x10 V V ab =V a -V b V ab = 9x10 V-3x10 V= 6x10 v V ab 4 =6x10 V 4) Un tubo de vacio constante de un catodo y un anodo, con el anodo a un potencial más alto. Imaginemos que el potencial del anodo V = 50V mayor que el potencial del a catodo y que se emite un electrón desde este último sin velocidad inicial. Cuál es su velocidad cuando llega al anodo? e ( V a - V b ) = ev ab = 1 mv 1 a- mv b V a /m V = ev AB x x10 a 31 V = 9.4x10 6 m/sg a

12 PREGUNTAS CONCEPTUALES 1- Considérese un punto situado a una distancia r de una carga puntual positiva Q. Siendo V el valor del potencial establecido por Q en ese punto, responda: a) Cuando r se duplica, Cuántas veces menor se vuelve el potencial V? b) Y si se triplica el valor de V? ) Si el campo eléctrico es nulo en cierta región del espacio, es también nulo el potencial? Si no lo es, Qué puede decirse acerca de él? 3) Explique como se calcula el potencial en el campo establecido por una esfera metálica electrizada, en puntos: a) Exteriores a ella b) De su superficie c) De su interior 4) Siendo V 1 y V los potenciales de dos cuerpos metálicos. a) Si se les conecta mediante un conductor, En que condiciones habrá paso de cargas eléctricas del uno hacia el otro? b) Al producirse el paso de cargas, Cuál será el sentido de flujo de electrones Entre estos dos cuerpos? c) Cuando dicho flujo de cargas se interrumpe, Cuál será la relación entre V 1 y V?

13 EJERCICIOS 1) Dos placas metálicas grandes y paralelas que transportan cargas opuestas Están separadas 0.1 m y la diferencia de potencial entre ellas es de 500V. a) Cuál es la magnitud del campo eléctrico, si es uniforme en la región comprendida entre las placas? 9 b) Calcúlese el trabajo realizado por este campo sobre una carga de x10 c Al moverse desde la placa de mayor potencial hasta la de menor. 9 -Una carga eléctrica total de 4x10 c está uniformemente distribuida sobre La superficie de una esfera de 0.0 m de radio. Si el potencial es nulo en un Punto en el infinito. Cuál es el valor del potencial? a) En un punto sobre la superficie de la esfera b) En un punto interior a la esfera a 0.1m de su centro Una carga de.5x10 c está colocada en un campo eléctrico uniforme con n Dirección hacia arriba de magnitud 5x10 4. Cuál es trabajo realizado por la c Fuerza eléctrica al mover la carga: a) 45cm hacia la derecha b) 80cm hacia abajo c) 60cm formando un ángulo de 45 sobre la horizontal. 4- Dos cargas puntuales q 1 = 40x10 9 c y q = -30x10 9 c están separadas por una distancia de 10cm. El punto A es el punto medio entre ambas. El punto B está a 8cm de q 1 y 6cm de q. Hállese. a) El potencial en el punto A b) El potencial en el punto B 9 c) El trabajo necesario para transportar una carga de 5x10 c desde B hasta A.

14 NOMBRE DE LA ASIGNATURA FISICA ELECTRICA MODULO DE TRABAJO No. 3 TALLER No. 4 TITULO CAPACITORES DURACIÓN BIBLIOGRAFIA SUGERIDA FRANCIS W SEARS ZEMANSKY OBJETIVO Lograr en el estudiante la capacidad de análisis y comprensión del manejo de los Condensadores, así como la función que desempeñan en el montaje de los diferentes circuitos eléctricos. CONCEPTOS Dos conductores cualquiera separados por un aislador se dicen que forman un capacitor. En la mayoría de los casos prácticos, los conductores suelen tener cargas de igual magnitud y signo opuesto, de modo que la carga neta del capacitor en conjunto es nula. Se define la capacitancia C de un capacitor como la relación entre la magnitud de la carga Q cualquiera de los conductores y la diferencia de potencial V entre ellos. ab C= Q V ab Para un capacitor de placas paralelas, la capacitancia es una constante independiente de la carga del condensador y es directamente proporcional al área de las placas en inversamente proporcional a su separación. La función de un dieléctrico sólido entre las capas de un capacitor es triple. Primero resuelve el problema mecánico de mantener dos láminas de metal Grandes con una separación muy pequeña. Segundo, cualquier material dieléctrico sometido a un campo eléctrico grande experimenta una ruptura eléctrica.

15 Tercero, la capacitancia de un capacitoir de dimensiones dadas es mayor cuando hay un dieléctrico entre las placas que cuando estas están separadas unicamente por el aire. 3 EJEMPLOS 1- Dos capacitores de 6uF y 3uF están en serie a una diferencia de potencial de 18V. Calcular la capacitancia equivalente = + c 6 3 C= uf Calcular la carga Q Q=cv Q= ufx18v=36uc Calcular la diferencia de potencial a través de los capacitores. 36uc 36uc V 1 = = 6V V = 6 uf 3 uf = 1V - Un capacitor c 1 = 8uF y V =10 V 0 a) Cuál es su carga Q 0? Q = c 1 V Q =8uc.10V= 960uc b) Cuál es su energía inicial? W= 1 Q V W= uC.10V=0,0576J c) Si se conecta en paralelo a un condensador descargado de 4uF Cuál es la Diferencia de potencial para cada condensador?

16 Q 1 +Q =Q 0 Q 1 =C,V Q =c V C 1 V+C V = Q 0 V= Q0 C + C 1 = 960uC =80V 1uF 3-Un capacitor de placas paralelas tiene una superficie de placa de 0,70m y una distancia de separación de 0,50mm a) Cuál es la capacitancia del capacitor? 1 E A C= 0 8,85x10 x0,70 C= d 4 5x10 8 = 1,x10 F b) Si un voltaje de 1V se coloca en las placas Cuál es el campo eléctrico entre Las placas y qué exceso de carga hay en cada una? E= d V E= 1V =.4x10 4 F 4 5x10 m Q=CV Q=1x10 8 x1=1,4x10 7 C 4- Un capacitor de placas paralelas con un área de placa de 0,50m tiene una Película de plástico de poliestireno, cuyo espesor es de 0.03m entre placas. a) Cuál es la capacitancia? KE A C= 0 (.6)(8,85x10 C= d 5 3x10 1 )(0.50) 7 = 3.8x10 F 7 C= 3.8x10 F

17 b) Si el capacitor está conectado a una batería de 1 V Cuánta energía se almacena en el capacitor? 1 U= CV U= 1 ( 3,8X10 7 )( 1)=.7X10 5 J 5- Dos capacitores de 4uF y 8uF están conectados en serie a una batería de 1 V. a) Cuál es la capacitancia equivalente? C= C1C C + C 1 C= 4uF.8uF 4uF + 8uF =.7uF b) Cuál es la carga de cada capacitor? Q= CV Q= (.7x10 6 )(1)=3,x10 5 C PREGUNTAS CONCEPTUALES 1- Dos capacitores idénticos están conectados en serie Es la capacitancia resultante mayor o menor que la de cada capacitor individual? - Un capacitor de carga conectándolo a una batería y a continuación se desconecta del instrumento de carga y entonces se separan un poco las placas. Cómo varia el campo eléctrico y la diferencia de potencial? 3- Una plancha sólida de metal se introduce entre las placas de un capacitor sin tocarlas. La capacitancia, aumenta, disminuye o mpermanece invariable? 4- Por qué cargar un capacitor es como inflar una llanta con una bomba de mano? 5- En un capacitor de placas paralelas Cómo varia la capacitancia con: a) el área de la placas b) La distancia entre las placas c) El voltaje aplicado

18 EJERCICIOS 1- Un capacitor de aire está constituido por dos placas planas y paralelas separadas 0.5m. La magnitud de la carga en cada placa es 0.01 uc cuando la diferencia de potencial es de 0V. a) Cuál es la capacitancia? b) Cuál es el área de cada placa? c) Qué voltaje máximo puede aplicarse sin producir ruptura eléctrica? - Un capacitor tiene una capacitancia de 8.5 UF Qué cantidad de carga ha de quitarse para reducir en 50V la diferencia de potencial entre sus placas? 3- Un capacitor de 0 UF se carga a una diferencia de potencial de 1.000V. Los terminales de capacitor cargado se conectan a los de otro capacitor descargado de 5UF calcular: a) La carga inicial del sistema? b) La diferencia del potencial final a través de cada capacitor. c) La energía final del sistema 4- Un capacitor posee una capacitancia de 75 PF en el aire y una capacitancia de 00 PF con un material dieléctrico entre sus placas. Cuál es la constante del Dieléctrico del material? 5- Cuáles son las capacitancias mínima o máxima que pueden obtenerse combinando tres capacitores con capacitancias de 0.5, 1.0 y 1.5 UF?

19 NOMBRE DE LA ASIGNATURA FISICA ELECTRICA MODULO DE TRABAJO No. 4 TALLER No. TITULO CORRIENTE ELECTRICA Y FUERZA ELECTROMITRIZ DURACIÓN BIBLIOGRAFIA SUGERIDA FRANCYS W SEARS ZEMANSKY OBJETIVO Afianzar y entender el funcionamiento de los diferentes mecanismos donde operen circuitos eléctricos. CONCEPTOS Cuando un campo eléctrico se establece en un conductor cualquiera, las cargas Libres ahí presentes entran en movimiento debido a la acción de este campo. Se expresa que este desplazamiento de cargas constituye una corriente eléctrica. En los metales la corrientes está constituida por electrones libres en movimiento. En los líquidos las cargas libres que se mueven son iones positivos y negativos. Una carga negativa en movimiento siempre deberá imaginar como una carga Positiva que se mueve en un sentido contrario. Debido a esta conversión, cuando consideremos una corriente tendremos que sustituir las cargas negativas reales en movimiento por cargas positivas imaginarias que se mueven en sentido contrario. Dicha corriente imaginaria se denomina corriente convencional. Cuando una cantidad de carga qd pasa a través de una sección transversal dada de un conductor, durante un intervalo de tiempo dt, la intensidad i de la Corriente es: i = dq dt

20 La ley de ohm se puede sintetizar de la siguiente manera: Para un gran número de conductores ( principalmente los metales), el valor de la resistencia permanece constante y no deoende de la tensión aplicada al conductor. El influjo que hace mover la carga de un potencial menor a otro mayor se llama Fuerza electromotriz. EJEMPLOS 1- Tres resistencias conectadas en paralelo tienen los valores siguientes: R 1 = 40 R =60 R =10 ohmios 3 a) Cuál es el valor de la resistencia equivalente? = + R =10 R R=0 ohmios b)considerando que la tensión establecida por la batería sea: V ab = 1V, calcule la corriente que pasa por cada una de las resistencias. i= i = V ab 1 = R 1 40 V ab 1 = R 60 i=0.30ª i = 0.0ª

21 i = 3 V ab 1 = R 3 10 i= 0,10A b) Cuál es el valor de la corriente total? i= 0,30A+0,0A+0.10A i= 0.60A - Cuales son las necesidades de corriente y la resistencia de una lámpara de potencia 60W y voltaje 10 de una casa? P 60W I= = V 10V = 0.50A V 10V R= = C 0.5A = 40 ohmios 3- Un circuito tiene dos baterías de 1 V y 4V con resistencias internas de y 4 ohmios respectivamente, las resistencias del circuito son de 3 y 7 ohmios. Hállese la corriente en el circuito EE-EiR=0 -i4-4v-i7+1v-i-i3=0 8V= 16i i= 0.5A 4- Del ejercicio anterior, la energía transformada por unidad de tiempo

22 en la fuente de 1 V es: Ei= 1V( 0.5A)= 6W La energía disparada por unidad de tiempo en la fuente es: I r= ( 0.5A) ( ) = 0.5W La salida de potencia de la fuente es de 6W 0.5W = 5.5W La energía disparada por unidad de tiempo en las resistencias de 3 y 7 ohmios son: ( o.5a) (3) = 0.75W ( 0.5A) ( 7) = 175W La energía transformada por unidad de tiempo en la fuente inferior es: Ei= 4x( 0.54) = W La disipación de energía por unidad de tiempo en esta fuente es : i r = ( 0.5A ) ( 4)= 1W La potencia de entrada a esta fuente es: W+1W=3W PREGUNTAS CONCEPTUALES 1-En el caso de las resistencias de un circuito en serie Cómo cae el voltaje A través de las resistencias relacionadas con el incremento de voltaje de la batería? - Es la resistencia equivalente en serie siempre mayor que la menor resistencia en una resistencia en serie?

23 Explique su respuesta. 3- Cómo se relacionan las corrientes a través de las resistencias en paralelo con la corriente obtenida de la batería? 4- Cuáles son los principios físicos que intervienen en: a) La ley de los voltajes b) La ley de las corrientes de kirehhoff? 5- Escriba la diferencia entre entre nudo y malla EJERCICIOS 1- Qué resistencias han de conectarse en serie con un resistor de 10 Ω dentro de un circuito con una fuente de 10V, para que por el circuito fluya una corriente de.4a - Tres resistores de 10,0.30 l se conectan en serie con una batería de 1V a) Cuál es la caída de voltaje en cada uno de los resistores? b) Cuánta potencia se disipa en cada uno? 3- Qué resistencia debería conectarse en paralelo con un resistor de 5 Ω dentro de un circuito que tiene una fuente de 1V, para que se extrajera de la fuente una corriente de 3A? 4- Si a usted le dieran tres resistores de 10 Ω Qué valores diferentes de resistencia podría introducir en el circuito empleando un número cualquiera de los tres resistores.? 5- Cálcule las corrientes en el circuito con V 1 = 0V V = 6V R 1 =4 Ω R = 1 Ω R 3 =5 Ω 6- Cuál es la corriente que fluye por cada uno de los resistores en el circuito de la figura?

24 NOMBRE DE LA ASIGNATURA FISICA ELECTRICA MODULO DE TRABAJO No. 5 TALLER No. TITULO CAMPO MAGNECO DURACIÓN BIBLIOGRAFIA SUGERIDA FRANCYS W. SEARS ZEMANSKY OBJETIVO Mostrar al estudiante la relación estrecha que existe entre los fenómenos magnéticos y los fenómenos eléctricos y su aplicación a la industria y desarrollo Tecnológico. CONCEPTOS Los palos de un imán reciben las denominaciones de polo magnético norte Y polo magnético sur de acuerdo con la siguiente convención polo norte de un imán es aquel que sus extremos que cuando el imán puede girar libremente apunta hacia el norte geográfico de la tierra. El extremo que apunta hacia el sur Geográfico es el polo sur. Cuando dos cargas eléctricas están en movimiento, entre ellas se manifiesta, además de la fuerza electroestática, otra fuerza que recibe el nombre de fuerza Magnética. Una carga en movimiento crea en el espacio que la rodea un campo magnético Que actuará sobre otra carga también móvil, y ejercerá sobre esta última una Fuerza magnética. Cuando una partícula electrizada positivamente con carga q, se mueve con una velocidad V por un punto donde existe un campo magnético B 1 queda sujeta a la acción de una fuerza magnética F que tiene las características siguientes: a) Magnitud F = Bqv senθ, dondeθ es el ángulo entre V y B b) Dirección: F= es perpendicular a V y B c) Sentido: dado por la regla de la mano derecha

25 Si q fuese negativa, el sentido de la fuerza magnética será contrario al que se Obtiene para la carga positiva. EJEMPLOS 1- En un punto P existe un campo magnético B en la dirección de la recta CD. Cuando un protón pasa por ese punto con una velocidad V= x10 4 m/seg, actúa 15 Sobre él una fuerza magnética F= 4x10 N, perpendicular al plano. a) Determine la magnitud campo magnético B que existe entre el punto P B= F qvsenθ 15 4x10 B= x10 xx10 = 1,5x10 T B= 1.5x10 T b) Supongamos que un electrón es lanzado a fin de que pase por el punto P con una velocidad de 1x10 7m / g perpendicular. Halle la magnitud de la fuerza magnética que actúa sobre el electrón. F= BqV = 1.5x10 x 1.6x x 1x10 F=.4x10 N - Un alambre largo y recto que pasa por el borde derecho externo de la pagina, porta una corriente de.5a, en una dirección convencional desde la parte inferior hasta la parte superior de la pagina. Si hay un campo magnético uniforme de x10 4 Wb/m hacia abajo ( perpendicular al plano de la página) Cuál es la fuerza por unidad de longitud en el alambre? E =IB sen 90 = (.5ª)(x10 4 )(1,0) 5=5x10 4 N/m l ) Un galvanómetro tieneuna resistencia de bobina de,5 ohms y la corriente de La bobina para una deflexión ( desviación) a escala completae es de 1mA. Cuál Es la resistencia de desviación que se necesita para convertir el galvanómetro en

26 Un medidor de 1amp? R= IcRc 10 3 (5) = = 0.05 ohms Imax Ic PREGUNTAS CONCEPTUALES 1- Qué son los campos magnéticos y a que se deben? - Cómo se construyen los imanes permanentes? 3- Son las agujas atraídas hacia ambos polos de un imán de barra? Explique por que son atraídas o por qué no. 4- Tienen los polos magnéticos puntos definidos de ubicación? Explique el concepto de polos en términos de electromagnetismo. 5- Si a los polos de un imán se les diera designaciones inversas Cambiaría esto La ley de los polos? Explique su respuesta. EJERCICIOS 1- Un largo alambre recto y vertical transporta una corriente de 0ª en direccióna Ascendente. Cuál es el campo magnético a una distancia de 50cm al este del Alambre? - Un largo alambre recto y vertical se dirige al norte y al sur. 6 Se desea producir un campo magnético de x10 Wb/m Verticalmente en un punto, 40cm al este del alambre. Cuáles deberían ser las magnitudes y la dirección de la corriente en el alambre? 3-Una espira circular de alambre con un diámetro de 0cm transporta una corriente de 10ª. Cuál es la magnitud del campo magnético en el centro de la espira? 4- Cuál es la fuerza sobre un electrón que se desplaza a una velocidad de 4.5x10 m/seg hacia el oeste de un campo magnético horizontal de 6x10 5 T, si el electrón se desplaza a) paralelamente al campo

27 b) perpendicularmente al campo 6- Una partícula con carga de 3uc se mueve con una rápidez de 4x10 3 m/seg 4 Hacia el este. Un campo magnético horizontal de 5x10 se dirige hacia el Noroeste. Cuál es la fuerza magnética que actúa sobre la partícula.