FACULTAD DE INFORMÁTICA E. T. S. DE INFORMATICA APLICADA FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INFORMÁTICA 2º PARCIAL ALUMNOS PLAN 1996 TEORÍA

Transcripción

1 FAUTAD DE NFOMÁTA E. T.. DE NFOMATA APADA FUNDAMENTO FÍO DE A NFOMÁTA º PAA AUMNO PAN 996 TEOÍA 6 de Enero de 003. Dbuja las curas que representan la eolucón de la conductdad con la temperatura en un semconductor ntrínseco y en un semconductor etrínseco, y eplca claramente las causas de las dferencas estentes entre ambas. Dbua les corbes que representen l eolucó de la conducttat amb la temperatura en un semconductor ntrínsec en un semconductor etrínsec, eplca clarament les causes de les dferènces estents entre ambdós. En un semconductor ntrínseco al aumentar la temperatura T aumenta la conductdad σ debdo a que se lberan más pares electrón-hueco, aumentando la concentracón ntrínseca de portadores. En la gráfca esta aracón se muestra con la gráfca de semconductor ntrínseco o puro. En el caso de un semconductor σ semconductor etrínseco semconductor ntrínseco 3 etrínseco, la stuacón es dstnta por la presenca de mpurezas. El comportamento se muestra en la gráfca y se pueden aprecar tres zonas:. A temperaturas muy bajas, prómas a 0 K, los átomos de mpurezas ya se encuentran onzados por tener una energía de onzacón muy baja; por lo tanto, tendremos una concentracón de portadores sgnfcata que posbltan la conduccón, ncluso a temperaturas bajísmas. De este modo la cura sube muy rápdamente.. Al aumentar la temperatura, la conductdad no aumenta de modo sensble, pues ya se han onzado todas las mpurezas, y aunque aumentemos más la temperatura, la concentracón de éstas no puede aumentar más. os pares electrón hueco generados térmcamente son cuanttatamente nsgnfcantes s la temperatura no es ecesa. 3. la temperatura alcanza alores más altos, los pares electrón hueco generados térmcamente empezan a ser lo sufcentemente sgnfcatos como para que su número sea comparable o mayor a los que teníamos procedentes de las mpurezas. De este modo, la conductdad, que se había mantendo estable, uele a aumentar, ahora como consecuenca de los pares electrón hueco generados térmcamente. Por lo tanto, a temperaturas muy altas, el comportamento del semconductor dopado y el puro tenden a confundrse. T

2 . Dbuja la cura característca tensónntensdad de un dodo rectfcador e ndca con clardad como calcularías los parámetros del dodo: tensón umbral y resstenca nterna. Dbua la corba característca tensó-ntenstat d un dode rectfcador assenyala amb claredat com calculares els paràmetres del dode: tensó llndar resstènca nterna. a cura característca tensón corrente de un dodo rectfcador para tensones negatas (polarzacón nersa) la corrente en el dodo es muy pequeña, del orden de mcroamperos y para tensones postas (polarzacón drecta) la ntensdad crece de forma eponencal y luego tende a ser lneal. V umbral V 0 (µa) Para hallar la tensón umbral V u y la resstenca nterna r del dodo a partr de la gráfca, tal como se muestra en la fgura, se traza una línea tangente a la cura eponencal, la nersa de la pendente de la recta, es decr, V/ = r y donde corta al eje de la V es V u. V 3. A partr de la ley de ot y aart, determna la dreccón y sentdo del campo magnétco creado por un conductor rectlíneo e ndefndo recorrdo por una corrente, en un punto stuado a una dstanca d del conductor, justfcando la A partr de la lle de ot aart, determna la dreccó sentt del camp magnètc creat per un conductor rectln ndefnt recorregut per un corrent, en un punt stuat a una dstanca d del conductor, justfcant la resposta. respuesta. a ley de ot y aart permte determnar el campo magnétco d creado por un elemento de corrente de un conductor: d µ 0Ι d 3 = 4 π r r dl r d a dreccón y sentdo enen dados por la dreccón y sentdo del producto ectoral d l r, la dreccón será perpendcular al plano formado por ambos ectores y el sentdo ene dado por la regla de la mano derecha, en el caso de la fgura haca dentro del papel, ndcado con una cruz.

3 4. Aplca la ley de Ampère para calcular el alor del campo magnétco producdo por un conductor rectlíneo e ndefndo recorrdo por una corrente, en un punto stuado a una dstanca d del conductor. Aplca la lle d Ampère per calcular el alor del campo magnètc produït per un conductor rectln ndefnt recorregut por un corrent, en un punt stuat a una dstanca d del conductor. ea una corrente ndefnda, representada en la fgura medante una cruz, que ndca que es perpendcular al plano del papel y drgda haca dentro. d Para hallar el campo magnétco producdo por dcha corrente a una dstanca de ésta, aplcando el teorema de Ampère, consderamos una crcunferenca de rado concéntrca con el conductor como cura cerrada para hallar la crculacón, ya que el campo magnétco no aría de módulo s nos desplazamos por dcha crcunferenca, y el campo es tangente a ella en todo momento. a crculacón de a lo largo de la longtud de la crcunferenca es: d = d = π y dcha crculacón es gual a µ 0, por lo tanto: µ 0 = π 5. Un solenode de rado cm es recorrdo por una corrente de A. us 600 espras se encuentran muy apretadas, de modo que todas ellas se encuentran, práctcamente, en el msmo plano. alcular el momento magnétco del solenode, y decr en qué sentdo se moerá el solenode cuando se le aplque un campo magnétco perpendcular a él. Un solenode de rad cm es recorregut per un corrent de A. es seues 600 espres es troben molt atapeïdes, de manera que totes elles es troben, pràctcament, en el mate pla. alcula el moment magnètc del solenode, du en qun sentt es mourà el solenode quan se l aplque un campo magnètc perpendcular a ell. El momento magnétco es: m = N omo no nos dcen en que plano están daremos sólo el módulo m = N = 600 * * 3 4*0 0 =.5 A m Al aplcar un campo magnétco perpendcular al solenode, éste no se moerá o no grará ya que m sería paralelo a y por lo tanto el momento de las fuerzas magnétcas sera cero. m

4 FAUTAD DE NFOMÁTA E. T.. DE NFOMATA APADA FUNDAMENTO FÍO DE A NFOMÁTA º PAA AUMNO PAN 996 POEMA 6 de Enero de 003. En la regó assenyalada en la Y fgura (quadrat de costat ) este un camp magnètc unforme = k ; en l eteror de la regó no este camp magnètc. Una espra quadrada de costat a resstènca es mou amb eloctat constant en el sentt postu de l e. Z a) uposant que tota l espra es troba sota l accó del campo (0<<a), calcula: El flu magnètc que traessa l espra. a força electromotru nduïda en l espra, el corrent nduït, la força de frenat sobre la matea. b) uposant que part de l espra ha abandonat la zona d accó del campo (a<<), calcula: El flu que traessa l espra, en funcó de. la força electromotru nduïda c) la corrent que crcula per l espra (assenyalant el seu sentt). En la regón ndcada en la fgura (cuadrado de lado ) este un campo magnétco unforme = k ; en el eteror de dcha regón no este campo magnétco. Una espra cuadrada de lado a y resstenca se muee con elocdad constante en el sentdo posto del eje. a) uponendo que toda la espra se encuentra bajo la accón del campo (0<<a), calcula: El flujo magnétco que atraesa la espra. a fuerza electromotrz nducda en la espra, la corrente nducda, y la fuerza de frenado sobre la msma. b) uponendo que parte de la espra ha abandonado la zona de accón del campo (a<<), calcula: El flujo que atraesa la espra, en funcón de. la fuerza electromotrz nducda y c) la corrente que crcula por la espra (ndcando su sentdo). a) Per calcular el flu la superfíce elemental, normal al pla de l espra, l escollrem en el mate sentt del camp: ds = ds k. En les poscons de l espra (0<<a) tota l espra està sota l accó del camp unforme,, per tant, el flu serà: Φ = ds = ( k ) ( ds k ) = ds = = 6a El flu és constant, per tant no haurà nduccó magnètca. b) En les poscons de l espra (a<<) una part de l espra, entre, estarà sota l accó del camp magnètc, la resta de l espra està fora del camp: Φ = ds = ( k ) ( ds k ) = ds = = = ( ) a En alor absolut, la força electromotru nduïda serà: Z dφ dφ d ε = = = a dt d dt a El corrent nduït serà: = ε = Al er del camp, el flu de l espra dsmnue. Els efectes d nduccó seran contrars a aquesta dsmnucó, creant un camp magnètc en sentt contrar. a ntenstat nduïda tndrà sentt anthorar. Y ds a

5 .- Un crcuto tene una resstenca de 50 Ω, una bobna de 50 mh y un condensador de 50 µf conectados en sere. la tensón en los etremos de la bobna es (t) = cos (400 t + 30º) V, halla la epresón nstantánea de: a) la ntensdad (t), b) la caída de tensón en el resto de los elementos ( (t), (t)) c) la caída de tensón total ((t)) d) alcular cuál debería ser la pulsacón de la corrente para que la reactanca del crcuto fuera nula. Un crcut té una resstènca de 50 Ω, una bobna de 50 mh un condensador de 50 µf connectats en sère. la tensó en els etrems de la bobna és (t) = cos(400t + 30º)V, troba l'epressó nstantàna de: a) la ntenstat (t) b) la caguda de tensó en la resta dels elements ( (t), (t)) c) la caguda de tensó total ((t)) d) calcular quant haura de ser la pulsacó del corrent per que la reactànca del crcut fora zero a) b) c) d) 3 = ω = = 0Ω = = = 50Ω 6 ω ϕ U = = 0Ω = = 0.A 0 = 90º = ϕ ϕ = 30 ϕ ϕ = 60º u ( t) = 0.cos(400t 60º) A ϕ ( t) = 5cos(400t 50º ) V U = = 50Ω U = = 5V ϕ = ϕ = 60º u Z = U = = 50Ω U = = 5V = 90º = ϕ ϕ = ϕ + 60º ϕ ( t) = 5cos(400t 60º ) V + ( ) = 50 + (0 50) = 50º 30 tanϕ = = ϕ = 3º = ϕu ϕ ϕu 50 u( t) = 5.8cos(400t 9º) V = = ω = 0 ω ω ω ω = 63s f = = 00.6Hz π = = = 58.3Ω U = = 5.8V = 9º = s