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Dpto. de Física y Química
2º BCH
Curso: 2013/14
IES SIERRA SUR
-Valdepeñas de Jaén-
FÍSICA
Nombre:
Fecha: 11/02/2014
NOTA
CALI/ORDEN/PRES
Caligrafía
Orden/Pres
ORTOGRAFÍA
Grafía
PUNTUACIÓN
EXPRESIÓN
NOTA FINAL
Tildes
OBSERVACIONES: Examen de inducción.
Instrucciones: a)
b)
c)
d)
e)
f)
1.
Duración: 1 hora y 30 minutos.
No es necesario copiar la pregunta, basta con poner su número. Se podrá responder a las preguntas en el orden que desee.
Puntuación: Cada cuestión o problema se calificará entre 0 y 2,5 puntos .
Exprese sólo las ideas que se piden. Se valorará positivamente la concreción las respuestas y la capacidad de síntesis.
Se permitirá el uso de calculadoras que no sean programables.
Penalizaciones: En la preguntas nº 1 y 2 por cada fallo –0,5 puntos. En los problemas nº 3 y nº 4 –0,5 puntos por cada fallo o por poner mal las unidades; -0,25
puntos por no ponerlas si el resultado o los resultados las requieren y –0,25 puntos por error en los cálculos o por poner exceso o defecto de cifras decimales en ellos.
Tanto en las preguntas de teoría como de problemas -0,25 puntos por no indicar el nombre de la ley, o del principio o de la ecuación que esté aplicando.
¿De qué factores depende la fem inducida en un alambre que se desplaza en un
campo magnético? ¿Cómo debe ser este desplazamiento para que no exista
inducción?
Res. La fuerza electromotriz inducida en un alambre que se desplaza en un campo
magnético cortando las líneas de fuerza viene definida por la expresión matemática
e = B ℓ v sen α. Por tanto, depende:
> De la longitud, ℓ, del alambre contenida en el campo magnético.
> Del valor del campo, B.
> De la velocidad, v, con que se desplaza el cable, y del ángulo, α, que forma la
dirección del campo.
No hay inducción si el cable se mueve paralelo al campo magnético. En este caso
el ángulo anterior sería cero.
2.
a) ¿Qué es un transformador? ¿Por qué son útiles para el transporte de la energía
eléctrica ? Si el primario de un transformador tiene 1.200 espiras y el secundario
100, ¿qué tensión habrá que aplicar al primario para tener en la salida del
secundario 6 V?
b) ¿Por qué es más económico para las compañías eléctricas producir corriente
alterna que corriente continua?
Res. a) Un transformador es un dispositivo utilizado para cambiar la tensión y la
intensidad de la corriente, manteniendo constante la potencia. Un transformador es
útil porque permite transportar la energía a grandes distancias con la mínima
pérdida de energía en las líneas de alta tensión por efecto Joule (Q = R I2 t ), ya
que la intensidad que circula por ellas es baja.
De la ecuación que rige el funcionamiento de un transformador, se deduce:
VP = VS Np / Ns = 6 V·1.200 espiras / 100 espiras = 72 V.
b) Empleando corriente alterna se pierde poca energía en los cables de
conducción. La energía perdida en la resistencia de los cables es proporcional al
cuadrado de la intensidad de la corriente (como se ha expuesto en el apartado a).
Esta corriente es muy pequeña si la central nos envía la potencia eléctrica a alta
tensión.
RECUERDA: La nota inicial podrá disminuir hasta un máximo de 2 puntos en ESO y 3 en Bachillerato. Por caligrafía, orden, presentación,
puntuación y expresión se puede reducir un máximo de 0,5 en cada apartado. En ortografía, se penalizará con 0,25 cada falta y 0,25 cada dos tildes.
Dpto. de Física y Química
2º BCH
Curso: 2013/14
IES SIERRA SUR
-Valdepeñas de Jaén-
FÍSICA
Nombre:
Fecha: 11/02/2014
NOTA
CALI/ORDEN/PRES
Caligrafía
Orden/Pres
ORTOGRAFÍA
Grafía
PUNTUACIÓN
EXPRESIÓN
NOTA FINAL
Tildes
OBSERVACIONES: Examen de inducción.
Instrucciones: a)
b)
c)
d)
e)
f)
3.
Duración: 1 hora y 30 minutos.
No es necesario copiar la pregunta, basta con poner su número. Se podrá responder a las preguntas en el orden que desee.
Puntuación: Cada cuestión o problema se calificará entre 0 y 2,5 puntos .
Exprese sólo las ideas que se piden. Se valorará positivamente la concreción las respuestas y la capacidad de síntesis.
Se permitirá el uso de calculadoras que no sean programables.
Penalizaciones: En la preguntas nº 1 y 2 por cada fallo –0,5 puntos. En los problemas nº 3 y nº 4 –0,5 puntos por cada fallo o por poner mal las unidades; -0,25
puntos por no ponerlas si el resultado o los resultados las requieren y –0,25 puntos por error en los cálculos o por poner exceso o defecto de cifras decimales en ellos.
Tanto en las preguntas de teoría como de problemas -0,25 puntos por no indicar el nombre de la ley, o del principio o de la ecuación que esté aplicando.
Una bobina de 100 espiras, de 10 cm2 cada una, gira alrededor de un eje
contenido en su plano con una velocidad constante de 360 rpm perpendicularmente
a un campo magnético uniforme de 0,020 T.
a) Calcula el flujo máximo que atraviesa la bobina.
b) Halla la fem media inducida en la bobina.
c) Calcula la máxima fem inducida en la bobina.
Res. a) El flujo máximo que atraviesa la bobina es:
ɸ = B→·S→ = B·S cos α ; cuando cos α = 1 el flujo es máximo. Po tanto,
ɸ máximo = B·S = 0,020 T·10·10-4 m2 = 2·10-5 Wb.
Este flujo pasa de su valor máximo a valor nulo en un cuarto de periodo.
T = T / 4 = (2 π / ω) / 4 = (2 π rad / 12 π rad s-1 ) / 4 = 0,042 s
siendo: ω = 360 rpm·2 π / 60 s = 12 π rad/s
b) La fem media inducida se calcula a partir de la ley de Faraday.
e media = - N Δɸ/Δt = - 100·(0 - 2·10-5 Wb) / 0,042 s = 0,048 V.
c) Teniendo en cuenta la relación existente entre la fem media y la fem máxima
podemos determinar esta última.
e media = 2 e máxima / π
de donde e máxima = π e media / 2 = π·0,048 V / 2 = 0,075 V.
Otra forma de resolver este apartado es a partir de la fórmula de la fem máxima
inducida en espiras que giran en el seno de un campo magnético como se indica
en este problema:
e máxima = NBSω = 100·0,020 T·10·10-4 m2·12 π rad/s = 0,075 V.
RECUERDA: La nota inicial podrá disminuir hasta un máximo de 2 puntos en ESO y 3 en Bachillerato. Por caligrafía, orden, presentación,
puntuación y expresión se puede reducir un máximo de 0,5 en cada apartado. En ortografía, se penalizará con 0,25 cada falta y 0,25 cada dos tildes.
Dpto. de Física y Química
2º BCH
Curso: 2013/14
IES SIERRA SUR
-Valdepeñas de Jaén-
FÍSICA
Nombre:
Fecha: 11/02/2014
NOTA
CALI/ORDEN/PRES
Caligrafía
Orden/Pres
ORTOGRAFÍA
Grafía
PUNTUACIÓN
EXPRESIÓN
NOTA FINAL
Tildes
OBSERVACIONES: Examen de inducción.
Instrucciones: a)
b)
c)
d)
e)
f)
4.
Duración: 1 hora y 30 minutos.
No es necesario copiar la pregunta, basta con poner su número. Se podrá responder a las preguntas en el orden que desee.
Puntuación: Cada cuestión o problema se calificará entre 0 y 2,5 puntos .
Exprese sólo las ideas que se piden. Se valorará positivamente la concreción las respuestas y la capacidad de síntesis.
Se permitirá el uso de calculadoras que no sean programables.
Penalizaciones: En la preguntas nº 1 y 2 por cada fallo –0,5 puntos. En los problemas nº 3 y nº 4 –0,5 puntos por cada fallo o por poner mal las unidades; -0,25
puntos por no ponerlas si el resultado o los resultados las requieren y –0,25 puntos por error en los cálculos o por poner exceso o defecto de cifras decimales en ellos.
Tanto en las preguntas de teoría como de problemas -0,25 puntos por no indicar el nombre de la ley, o del principio o de la ecuación que esté aplicando.
a) Un alambre de cobre de 10 cm de longitud se mueve perpendicularmente a un
campo magnético de B = 0,80 T con una velocidad de 2,0 m/s. Halla la fem
inducida en el alambre.
b) El plano de una espira coincide con el plano xy. Calcula el flujo a través de ella si
el campo magnético vale:
B→ = 0,2 u→x + 0,01 u→y T
c) Una corriente continua de 2,5 A alimenta a una bobina de 500 espiras y produce
en ella un flujo magnético de 3,6 ·10-4 Wb. Halla el coeficiente de autoinducción
de la bobina, sabiendo que el flujo se anula 0,06 segundos después de interrumpir
la corriente.
Res. a) Aplicando la ecuación deducida de la experiencia de Henry podemos hallar la
fem inducida.
e = B ℓ v sen α ; en este caso α = 90º , por tanto sen α = sen 90º = 1.
e = 0,80 T·0,1 m·2,0 m/s = 0,16 V.
b) Si el plano de la espira coincide con el plano xy, el vector superficie se puede
expresar S→ = S u→z ,y el flujo será:
ɸ = B→·S→ = (0,2 u→x + 0,01 u→y)·( S u→z) = 0.
c) Aplicamos la ecuación: L ∆ I = N ∆ ɸ de donde
L = N ∆ ɸ / ∆ I = 500 espiras · 3,6·10-4 Wb / 2,5 A = 0,072 H = 72 mH.
RECUERDA: La nota inicial podrá disminuir hasta un máximo de 2 puntos en ESO y 3 en Bachillerato. Por caligrafía, orden, presentación,
puntuación y expresión se puede reducir un máximo de 0,5 en cada apartado. En ortografía, se penalizará con 0,25 cada falta y 0,25 cada dos tildes.