EXAMEN DE FÍSICA. 24 DE JUNIO DE TEORÍA. GRUPOS 16(B) Y 17(C)

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Vicente Carmona Godoy
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1 Página 1 de 8 Índice de exámenes EXAMEN DE FÍSICA. 24 DE JUNIO DE TEORÍA. GRUPOS 16(B) Y 17(C) C1. Tenemos una superficie cónica de radio r = 0.5 m y altura h 2 m (ver figura), dentro de un campo eléctrico E uniforme y paralelo al eje del cono (E=10 4 V/m). Calcular: a) el flujo del campo E a través de la base del cono; b) el flujo a través del área lateral del cono. C2. Consideremos un condensador de armaduras planas y paralelas separadas por aire, que está cargado con una carga Q con una d.d.p. V entre las armaduras. Describa lo que ocurrirá si introducimos entre las armaduras un dieléctrico de constante dieléctrica r en lugar del aire. Explique detalladamente los fenómenos físicos en los que se apoya. C3. Una espira rectangular de 10 vueltas es recorrida por una intensidad I en el sentido indicado por las flechas. La espira está inmersa en un campo B uniforme con la dirección y sentido indicados en la figura. Explique cómo serán las fuerzas sobre cada uno de los lados del arrollamiento y hacia donde girará la espira.

2 Página 2 de 8 C4. Tenemos 2 alambres rectos de la misma longitud L, uno de hierro y otro de cobre. Si la resistencia eléctrica de ambos es la misma. Qué relación habrá entre los diámetros de ambos alambres? Explíquelo. EXAMEN DE FÍSICA. 24 DE JUNIO DE PROBLEMAS. GRUPOS 16(B) Y 17(C) P.1 Si la carga q de 1 µ C se encuentra en la misma recta que la varilla, que tiene una carga Q de 10 µ C, distribuída uniformemente (se supone que la presencia de q no altera la distribución de Q). Calcular la fuerza de repulsión entre ambas cargas y la d.d.p. entre los extremos A y B de la varilla. L = 15 cm; l = 5 cm P.2 Calcular el campo eléctrico en el punto A de la figura si las cargas 2 y 4 son de 2 mc, las cargas 3 y 5 de -2 mc y la 1 de 1 mc. Las distancias 1-2, 1-3, 2-4, 3-5, 1-A, 2-A, 3-A, 4-A y 5-A son todas iguales a 2 cm.

3 Página 3 de 8 P.3 Consideremos una espira circular de 1 m 2 de superficie y 2 Ω de resistencia, que se encuentra en el plano del papel, y supongamos que, perpendicularmente a dicho plano, se aplica un campo B variable como indica la gráfica. a) Representar gráficamente la ε (en voltorios) generada en la espira en función del tiempo. b) Indicar el sentido y el valor de la corriente inducida en la espira en cada intervalo de tiempo. EXAMEN DE FISICA (P). 3-SEPTIEMBRE-1999 P.1.- En la mitad derecha de la varilla delgada de la figura se halla uniformemente distribuida una carga positiva +Q mientras que en la mitad izquierda se halla una carga negativa Q, también uniformemente distribuida. Calcular: a) el campo eléctrico en el punto P, b) la diferencia de potencial entre los puntos P y A, y c) la diferencia de potencial entre los puntos P y B. (Datos: Q=10µC, L=10 cm. y d=15 cm.)

4 Página 4 de 8 Cuestiones: 1- Cuál será la dirección y el sentido de E en el punto P? 2- Cuál será la dirección y el sentido de E en A y en B? 3- Cómo será el potencial eléctrico en los puntos (como el A y el B) situados en la mediatriz de la varilla? 4- Cómo podría resolver el problema de forma aproximada sin usar integrales? a) Densidad lineal de carga de la mitad (+): (+). Integrando la anterior, La dirección de de + será la del eje x y su sentido el de las x Igualmente la mitad de la varilla (-): La dirección de de - será la del eje x y su sentido el de las x (-). Integrando la anterior,

5 Página 5 de 8 El campo eléctrico total E tendrá por módulo: La dirección de E será la del eje x y su sentido el de las x (+). Numericamente: E = 12 x 10 6 (N/C) ó (V/m) b) La mitad (+) de la varilla producirá en P un potencial V P+ : e integrando, Igualmente la mitad (-) de la varilla producirá en P un potencial V P- : Luego V P = V P+ +V P-, o sea, El potencial en todos los puntos de la mediatriz será 0 (salvo una constante), luego, c) Por lo dicho, V B = 0 y por lo tanto,

6 Página 6 de 8 P.2.- El sistema que se muestra en la figura (coordenadas en metros) está formado por cuatro hilos conductores paralelos entre sí y cuyas longitudes son mucho mayores que las distancias entre ellos. a) Calcular la intensidad y el sentido que ha de tener la corriente I2 para que la fuerza resultante sobre la corriente I1 sea nula. b) Calcular la fuerza resultante por unidad de intensidad y unidad de longitud que se ejercería sobre la corriente I1 si se cambiara el sentido de la corriente I2. Cuestiones: 1- Cómo se expresa el campo B que un conductor muy largo, recorrido por una intensidad I, crea en un punto situado a una distancia a? Cómo se llama esta ley? 2 - Cómo se expresa la fuerza por unidad de longitud que un campo B ejerce sobre un conductor, recorrido por una intensidad I 1? La fuerza por unidad de longitud que se ejercen mutuamente 2 hilos conductores rectos, paralelos y muy largos por los que circulan intensidades I A e I B es: Siendo a la distancia entre los hilos. La dirección es perpendicular a los hilos y el sentido atractivo si las intensidades son del mismo sentido y repulsivo si son de sentido contrario. Así:

7 Página 7 de 8 a) Igualmente, Luego para que se anulen f 21 con las otras dos f 31 + f 41, la intensidad I 2 tiene que ir hacia arriba como I 1. Entonces: De donde sacamos: I 2 = 48 (A) (hacia arriba) b) Si cambiamos el sentido, se sumarán los módulos de f 21 y de f 31 + f 41, y como son iguales, la fuerza sobre el hilo por unidad de longitud será: Su dirección la de la recta 2-1 y su sentido de 2 1. P.3.- Una bobina de resistencia R, formada por N espiras rectangulares de longitud a y anchura b, se encuentra girando con velocidad angular ω alrededor de su eje mayor en el seno de un campo magnético uniforme perpendicular a dicho eje mayor. Suponiendo que cuando se inicia el movimiento la bobina se encuentra perpendicular al campo magnético, calcular: a) La expresión de la intensidad inducida en la bobina en función del tiempo. b) El valor de la intensidad inducida en el instante t=0.05 s. c) En qué instante es máximo el módulo de la intensidad inducida? En qué posición relativa al campo magnético se encuentra la espira en ese instante? Cuál es el valor de dicha intensidad máxima? d) Encontrar la expresión de la potencia disipada en la bobina en función del tiempo y el valor medio de la potencia disipada. Datos: ω =20 rad/s; N=50; a=0.15 m; b=0.25 m; R=12 Ω ; B=1.4 T. Cuestiones: 1. Cómo se expresa la relación entre un campo B que atraviesa la superficie limitada por una espira y la d.d.p. ε inducida en la espira? Cómo se llama es ley? 2. Si la espira es conductora, Cómo se relaciona la d.d.p. inducida ε y la intensidad que circulará por ella?

8 Página 8 de 8 a) b) Para t = 0.05 s: i = (A) c) El módulo de i será máximo cuando cos ω t = ± 1, o sea, para t = 0 (s): i = (A) y para t = π /20 (s): i = (A). La espira estará perpendicular a B.

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