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

Transcripción

1 EXMEN DE FÍSIC. 4 DE JUNIO DE 999. TEORÍ. GRUPOS 6() Y 7(C) C. Tenemos una superficie cónica e raio r = 0.5 m y altura h = m (ver figura), entro e un campo eléctrico E uniforme y paralelo al eje el cono (E=0 4 V/m). Calcular: a) el flujo el campo E a través e la base el cono; b) el flujo a través el área lateral el cono. E C. Consieremos un conensaor e armauras planas y paralelas separaas por aire, que está cargao con una carga con una..p. V entre las armauras. Describa lo que ocurrirá si introucimos entre las armauras un ieléctrico e constante ieléctrica r en lugar el aire. Explique etallaamente los fenómenos físicos en los que se apoya. C. Una espira rectangular e 0 vueltas es recorria por una intensia I en el sentio inicao por las flechas. La espira está inmersa en un campo uniforme con la irección y sentio inicaos en la figura. Explique cómo serán las fuerzas sobre caa uno e los laos el arrollamiento y hacia one girará la espira. I I EXMEN DE FÍSIC. 4 DE JUNIO DE 999. PROLEMS. GRUPOS 6() Y 7(C) P. Si la carga q e C se encuentra en la misma recta que la varilla, que tiene una carga e 0 C, istribuía uniformemente (se supone que la presencia e q no altera la istribución e ). Calcular la fuerza e repulsión entre ambas cargas y la..p. entre los extremos y e la varilla. L = 5 cm; l = 5 cm q L l P. Tenemos alambres rectos e la misma longitu L, uno e hierro y otro e oro. Sabieno que la resistencia eléctrica e ambos es la misma, calcule la relación que habrá entre los iámetros e ambos alambres. Nota: Puee resolverlo e formas: ª Usano como atos e partia os siguientes: ensia el hierro D Fe 7.9 g/cm, peso atómico el Fe: Fe 56 g/mol; ensia el oro: D u 9. g/cm ; peso atómico el oro: u 97 g/mol; número e vogaro: N = 6.0 x 0 mol -.

2 ª Partieno e estos otros: resitivia el hierro: Fe.0 x 0-8.m; resistivia el oro: u.44.m P. Consieremos una espira circular e m e superficie y e resistencia, que se encuentra en el plano el papel, y supongamos que, perpenicularmente a icho plano, se aplica un campo variable como inica la gráfica. a) Representar gráficamente la (en voltorios) generaa en la espira en función el tiempo. b) Inicar el sentio y el valor e la corriente inucia en la espira en caa intervalo e tiempo. 0.0 T T (s) EXMEN DE FÍSIC. 4 DE JUNIO DE 999. TEORÍ. GRUPOS 6() Y 7(C) C. Tenemos una superficie cónica e raio r = 0.5 m y altura h m (ver figura), entro e un campo eléctrico E uniforme y paralelo al eje el cono (E=0 4 V/m). Calcular: a) el flujo el campo E a través e la base el cono; b) el flujo a través el área lateral el cono. C. Consieremos un conensaor e armauras planas y paralelas separaas por aire, que está cargao con una carga con una..p. V entre las armauras. Describa lo que ocurrirá si introucimos entre las armauras un ieléctrico e constante ieléctrica r en lugar el aire. Explique etallaamente los fenómenos físicos en los que se apoya. C. Una espira rectangular e 0 vueltas es recorria por una intensia I en el sentio inicao por las flechas. La espira está inmersa en un campo uniforme con la irección y sentio inicaos en la figura. Explique cómo serán las fuerzas sobre caa uno e los laos el arrollamiento y hacia one girará la espira. I

3 C4. Tenemos alambres rectos e la misma longitu L, uno e hierro y otro e cobre. Si la resistencia eléctrica e ambos es la misma. ué relación habrá entre los iámetros e ambos alambres? Explíquelo. EXMEN DE FÍSIC. 4 DE JUNIO DE 999. PROLEMS. GRUPOS 6() Y 7(C) P. Si la carga q e C se encuentra en la misma recta que la varilla, que tiene una carga e 0 C, istribuía uniformemente (se supone que la presencia e q no altera la istribución e ). Calcular la fuerza e repulsión entre ambas cargas y la..p. entre los extremos y e la varilla. L = 5 cm; l = 5 cm P. Calcular el campo eléctrico en el punto e la figura si las cargas y 4 son e mc, las cargas y 5 e - mc y la e mc. Las istancias -, -, -4, -5, -, -, -, 4- y 5- son toas iguales a cm. EXMEN DE FISIC (P). -SEPTIEMRE-999 P..- En la mita erecha e la varilla elgaa e la figura se halla uniformemente istribuia una carga positiva + mientras que en la mita izquiera se halla una carga negativa, también uniformemente istribuia. Calcular: a) el campo eléctrico en el punto P, b) la iferencia e potencial entre los puntos P y, y c) la iferencia e potencial entre los puntos P y. (Datos: =0µC, L=0 cm. y =5 cm.)

4 Y L/ L/ P X /4 /4 Cuestiones: - Cuál será la irección y el sentio e E en el punto P? - Cuál será la irección y el sentio e E en y en? - Cómo será el potencial eléctrico en los puntos (como el y el ) situaos en la meiatriz e la varilla? 4- Cómo poría resolver el problema e forma aproximaa sin usar integrales? a) Densia lineal e carga e la mita (+): E k L q x La irección e E + será la el eje x y su sentio el e las x (+). Integrano la anterior, L ; con / x / E x x E k x ; E k x L. Igualmente la mita e la varilla (-): E k q ; con 0 x x La irección e E - será la el eje x y su sentio el e las x (-). Integrano la anterior, x x E E k ; E k x L. x 0 0 El campo eléctrico total E tenrá por móulo: La irección e E será la el eje x y su sentio el e las x (+). Numericamente: E E E k L. /

5 E = x 0 6 (N/C) ó (V/m) b) La mita (+) e la varilla proucirá en P un potencial V P+ : e integrano, V P. x k x ; con / x / Igualmente la mita (-) e la varilla proucirá en P un potencial V P- : x VP k ; VP k..ln x V P. x k x ; con 0 x / x VP k ; VP k. ln x 0 Luego V P = V P+ +V P-, o sea, ln V P k. L 5 ln ln k ln ln ; V 5.78x0 (V) P El potencial en toos los puntos e la meiatriz será 0 (salvo una constante), luego, VP V c) Por lo icho, V = 0 y por lo tanto, 5.78x0 5 (V) V P V 5.78x0 5 (V)

6 P..- El sistema que se muestra en la figura (coorenaas en metros) está formao por cuatro hilos conuctores paralelos entre sí y cuyas longitues son mucho mayores que las istancias entre ellos. a) Calcular la intensia y el sentio que ha e tener la corriente I para que la fuerza resultante sobre la corriente I sea nula. b) Calcular la fuerza resultante por unia e intensia y unia e longitu que se ejercería sobre la corriente I si se cambiara el sentio e la corriente I. Cuestiones: - Cómo se expresa el campo que un conuctor muy largo, recorrio por una intensia I, crea en un punto situao a una istancia a? Cómo se llama esta ley? - Cómo se expresa la fuerza por unia e longitu que un campo ejerce sobre un conuctor, recorrio por una intensia I? f f f 4 La fuerza por unia e longitu que se ejercen mutuamente hilos conuctores rectos, 4 paralelos y muy largos por los que circulan intensiaes I e I es: f 0I. I a Sieno a la istancia entre los hilos. La irección es perpenicular a los hilos y el sentio atractivo si las intensiaes son el mismo sentio y repulsivo si son e sentio contrario. sí: a) Igualmente, f f4 f f 4 0I 0.6 0I f cos 0I I f 0 I. I 0.4 Luego para que se anulen f con las otras os f + f 4, la intensia I tiene que ir hacia arriba como I. Entonces: De one sacamos: f f 4 f ; 0I 60 0I. I 0.4 I = 48 () (hacia arriba) b) Si cambiamos el sentio, se sumarán los móulos e f y e f + f 4, y como son iguales, la fuerza sobre el hilo por unia e longitu será:

7 0 I. I 7 f 480 x 0 I (N/m) Su irección la e la recta - y su sentio e.

8 P..- Una bobina e resistencia R, formaa por N espiras rectangulares e longitu a y anchura b, se encuentra girano con velocia angular alreeor e su eje mayor en el seno e un campo magnético uniforme perpenicular a icho eje mayor. Suponieno que cuano se inicia el movimiento la bobina se encuentra perpenicular al campo magnético, calcular: a) La expresión e la intensia inucia en la bobina en función el tiempo. b) El valor e la intensia inucia en el instante t=0.05 s. c) En qué instante es máximo el móulo e la intensia inucia? En qué posición relativa al campo magnético se encuentra la espira en ese instante? Cuál es el valor e icha intensia máxima? ) Encontrar la expresión e la potencia isipaa en la bobina en función el tiempo y el valor meio e la potencia isipaa. Datos: =0 ra/s; N=50; a=0.5 m; b=0.5 m; R= ; =.4 T. Cuestiones: - Cómo se expresa la relación entre un campo que atraviesa la superficie limitaa por una espira y la..p. inucia en la espira? Cómo se llama es ley? - Si la espira es conuctora, Cómo se relaciona la..p. inucia y la intensia que circulará por ella? a) a b t ;.s a b sen t; a b cos t s i R a b cos t; R i cos t () b) Para t = 0.05 s: i = () c) El móulo e i será máximo cuano cos t =, o sea, para t = 0 (s): i = () y para t = /0 (s): i = (). La espira estará perpenicular a.