FISICA III - Ejemplo - Primer Parcial

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Carlos Medina Cuenca
hace 7 años
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b) Cuál es la energía de configuración del arreglo resultante? c) Cuánto trabajo habrá demandado construir dicho arreglo?

1 FSCA - Ejemplo - Primer Parcial 1) En cuatro de los cinco vértices de un pentágono regular de lado a se colocan sendas cargas q. a) Cuál es la magnitud de la carga que deberá colocarse en el quinto vértice para que el campo eléctrico en el centro del pentágono sea cero? b) Cuál es la energía de configuración del arreglo resultante? c) Cuánto trabajo habrá demandado construir dicho arreglo? 2) Un anillo de radio a y grosor despreciable se carga de forma tal que su densidad lineal de carga es λ( ϕ) = λ0 sen( ϕ) con λ0 una constante positiva. a) Calcular la carga total del anillo. b) Hallar el potencial y el campo eléctrico (módulo, dirección y sentido) sobre el eje normal al plano del anillo que pasa por su centro (eje z). c) Calcular el campo eléctrico en puntos z>>a. nterpretar el resultado en términos del momento dipolar p de la distribución de carga. d) Dibujar cualitativamente las líneas de campo eléctrico. e) Determinar el trabajo necesario para trasladar una carga Q desde el infinito hasta el origen (el centro del anillo). 3) Una corteza esférica no conductora de radio interior a y de radio exterior b posee una distribución volumétrica de carga de densidad uniforme ρ. Está rodeada por otra corteza esférica metálica conductora aislada de radio interior c y de radio exterior d y que posee carga neta cero. Calcular: a) La carga total. b) La densidad superficial de carga en las superficies interna y externa de la corteza esférica metálica. c) El campo eléctrico en todas las regiones del espacio y representarlo gráficamente. d) El potencial eléctrico en todas las regiones del espacio y representarlo gráficamente. 4) Para el circuito de la figura encontrar: a) 3 para que la corriente 3 sea de 0.1A con el sentido indicado en la figura y b) las corrientes por las resistencias 1 y 2.

2 Física 3 Ejemplo del parcial (4 problemas en 120 min) Lean atentamente, y tómense el tiempo que les lleva resolverlos. Mucha suerte. 1. Una carga Q se encuentra en el centro de un cascaron metálico descargado de radio interior a y exterior b(>a). i) indique la dirección y sentido del campo dentro y fuera del cascaron. ii) Calcule el calcule el campo y potencial en el interior del cascaron, dentro del mismo y fuera de él. iii) Grafique el campo y potencial en todo el espacio. b a P Q r 2. i) Calcular el campo y potencial para la distribución de carga de la figura como función de x (>>d ) ii) indicar la dirección y sentido del campo en el punto P, iii) Graficar V(x) y E(x), iv) superponga en el mismo grafico (con otro color o con línea de puntos) el campo de una caga puntual q en el centro. El campo de una carga varia más o menos rápido que el del sistema de la figura? +Q d -2Q +Q x P 3. Para el circuito de la figura, calcular a) las corrientes en todas las ramas, b) la potencia total disipada en las resistencias. =100W y V1=10V, V2=5 V. 2 V1 V2 2

3 4. Considerar el circuito de la Figura : a) Cual es la constante de tiempo de este circuito? b) Calcular luego de un segundo de tiempo el voltaje en cada uno de los tres elementos que constituye el circuito: dos capacitores y una resistencia. 0.3 µf 36 V 0.6 µf Física 3 parcial (2 problemas en 30 min) Lean atentamente, y tómense el tiempo que les lleva resolverlos. Mucha suerte. 4. Por cada uno de los tres alambres paralelos de la figura, circula una corriente. en lo dirección indicada. La separación entre ellos es d y su longitud es L. Calcular la magnitud, dirección y sentido de la fuerza sobre cada unos de ellos. d d 5. i) Por los alambres que se muestran en la figura circula una corriente. Calcular la altura h a la que la barra de masa m y longitud b, estará en equilibrio. Dibujar todas las fuerzas que actúan sobre la barra. b(>a). ii) Si se invierte el sentido de la corriente, indicar lo que ocurre. Cambia la posición de equilibrio? Por qué?

4 h Física 3 parcial #3 (4 problemas en 120 min) Lean atentamente, y tómense el tiempo que les lleva resolverlos. Mucha suerte. 6. Por el cable vertical pasa un corriente, en el mismo plano y a una distancia r, una espira rectangular de lados axb se mueve con velocidad v y la misma tiene una resistencia 0. a) Calcule el flujo sobre la espira suponiendo que a<<b. b) Se induce una fem en circuito? c) Circulará una corriente por el circuito rectangular? Explique por qué si o no. d) Si es así, es decir si circulara una corriente por el circuito, cuanto valdría dicha corriente y que dirección tiene? Explique por qué se produciría o no. d) Para que el circuito se mueva hace falta una fuerza? por qué? De ser así cuanto vale?. ndique su dirección y sentido en la figura. e) se debe realizar trabajo para mover la espira con velocidad contante? Cuál es la potencia? F) si la espira esta en reposo a una distancia r, o sea si v=0, Hay una fuerza de atracción o repulsión sobre la espira en este caso? Explique por qué si o por qué no. r b a v h v X x x x x x B X x x x x x Prob 1 Prob La figura 2 muestra una barra conductora de longitud L y resistencia 0, se mueve con velocidad contante v como muestra la figura. El circuito está inmerso en un campo magnético B, perpendicular al circuito. (a) Se induce una fem en el circuito? Cual es su valor?. (b) Si la única resistencia en el circuito, es la de la barra, calcule la corriente que se induce e indique en la figura su sentido. (c)calcule la fuerza necesaria para que la barra se mueva con velocidad contante, en la figura indique la dirección y sentido de la misma (d) A qué velocidad esta fuerza realiza trabajo sobre la barra?, es decir cuál es la potencia que se necesita para mover la barra? (e) Cual es la potencia disipada en la resistencia. Es de esperar que estas dos últimas potencias sean iguales o distintas? por qué?

5 8. Una espira rectangular de alambre con longitud a, ancho b y resistencia está situada cerca de un alambre infinitamente largo que conduce una corriente (t) como se muestra en la figura. La distancia desde el alambre a la espira es D. (a) Calcule el flujo a lo largo de la espira. (b) Si (t)= 0.t, Cuál es la dirección y sentido de la corriente i que circula por la espira rectangular? ndique el la figura la dirección de esta corriente (c) Se ejercerá una fuerza entre estos dos elementos (alambre y espira)? Cuál es su valor? ndicar su dirección y sentido en la figura. (d) Discutir como se modifican sus respuestas anteriores, si (t)=- 0.t, (t) D a b 9. Un capacitor C cargado con una carga Q 0, se conecta a los siguientes componentes, A) discutir y graficar esquemáticamente la corriente que circula por el circuito en función de tiempo. B) Describir cuantitativamente (esto es por expresiones analíticas la variación de la corriente en función de tiempo. i) Q ii) Q iii) Q C C C L L 10. i) Por los alambres que se muestran en la figura circula una corriente. Calcular la altura h a la que la barra de masa m y longitud b, estará en equilibrio. Dibujar todas las fuerzas que actúan sobre la barra ii) Si se invierte el sentido de la corriente, indicar lo que ocurre. Cambia la posición de equilibrio? Por qué? h

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