Download un Universidad Nacional de Colombia Código: 1000017 G10 NL16

Universidad Nacional de Colombia
un
Fundamentos Electricidad y Magnetismo
Nombre: Cynthia Katerine Parra Amaya
Código: 1000017
Fecha:
Código: 174529
G10 NL16
- Abril
21 - 2010
Para solucionar en casa
Primer Examen Parcial V2 /16 puntos
Puntos:
Concepto de carga y cálculo de campo eléctrico
1
Se tiene un protón en el centro de un cubo de 5 Ǻ de arista.
a. Calcule la intensidad del campo eléctrico, en N/C o V/m, en uno de sus vértices.
E k*
2
q
1,60219  10 19 C
N
9 Nm

(
8
,
99

10
)
*
 1,13  10 6
2
2
2
2
C
r
C
(3,57  10 m)
h  (5 / 2) 2  (5 / 2) 2 cm 
r
1m
*
100cm
5
2
cm
(5 / 2)   (1 / 2) cm 
2
2
51
 3,57  10  2 m
2
E= 1,13 x 10-6
b. Calcule el potencial eléctrico en el mismo punto
q
Nm 2 1,60219  10 19 C
Nm
V  k *  (8,99  10 9 2 ) *
 4,04  10 8
2
r
C
C
(3,57  10 m)
E =
V =4,04 x 10-8
c. Cuántos protones hay en un Coulomb?
P+= 1,602 x 10-19 C
1
1C * (
)  6,24  1018 Pr otones
19
1,602  10 C
1C = 6,24 x 1018
d. Cuántos electrones pesarían un nanogramo ?
1 electrón= 9.11 x 10-31 kg = 9,11 x 10-19 ng
1 ng = 1,10 x 1014 electrones
1ng= (1/ 9,11 x 10-19 ng) = 1,10 x 1014 electrones
e. Calcule el campo eléctrico, en V/m, que hay entre dos placas metálicas separadas por un
dieléctrico de 1 mm de grosor y conectadas a una batería de 12 Voltios DC.
E
V
12V
V

 1,20  10 4
d
0,001m
m
E =1,20 x 104 V/m
El conocimiento es fuente de riqueza espiritual y material, búsquelo en la biblioteca.
2
Puntos:
Pregunta relacionada con la Ley de Gauss
a. A partir de la Ley de Gauss calcule la intensidad del campo eléctrico, en N/C o V/m, en la superficie
de una esfera de radio R=1 cm producido por una carga de 10 Coulomb situada en su centro
kq
) * (4r 2 )
2
r


E
10C 
q
E


2
2

4r
4r  0

C2
 4 (0,01m) 2 *  8,85  10 12
Nm 2


 E  E  dA  (




  8,99  1015 N
C

 
 
E = 8,99 x 1015 N/C
b. Calcule el flujo de campo eléctrico a través del total de dicha superficie
E 
q
0
2
10Cm 2 N
12 Nm

1
,
13

10
C
8,85  10 12 C 2

φE =1,13 x 1012
c. si un protón está situado en el centro de un cubo, calcule el flujo de campo eléctrico a través de
dos de sus caras opuestas.
E 
q
0
c / cara 
3
 1,13  1011
E
6

Nm 2
C
1,13  1011 Nm 2
Nm2
 1,88  1010
6C
C
φE = 1,88 x 1010 Nm2/C
Puntos:
Pregunta relacionada con el Principio de Superposición
Hay seis electrones, uno en cada centro de cara de un cubo de 100 Ǻ, Amstrongs, de arista calcule el
campo eléctrico en el centro del cubo.
Por el principio de superposición E 
qi
k r
2

r , pero en este caso la suma de los vectores
i
unitarios es 0 por lo tanto el campo eléctrico E=0
4
E =0
Pregunta relacionada con la Ley de Lorentz (encierre la respuesta correcta)
Provenientes del Sol a medio día impacta perpendicularmente en Colombia un chorro
El conocimiento es fuente de riqueza espiritual y material, búsquelo en la biblioteca.
Puntos:
de protones y electrones
a. Los electrones se desvían hacia el norte, sur, oriente ú occidente
b. Los protones se desvían hacia el norte, sur, oriente ú occidente
c. Explique (mencione la ley involucrada)
Los protones son atraídos por el sur magnético, como el campo es perpendicular a la corriente los
protones se irán al oriente y los electrones al occidente, además utilizando la regla de la mano
derecha y obtendremos la dirección a la que se dirigen los protones y por tanto también los
electrones. La ley involucrada es la ley de Lorenz
F  qE  qv  B .

Pista: use la regla de la mano derecha discutida en clase.
5 Marque la respuesta correcta, la Ley de Ampere relaciona:
a. Campo eléctrico y área
b. Campo magnético y área magnético
c. Campo magnético y campo eléctrico d. Corriente eléctrica y campo
Puntos:
Una varilla metálica de 1 metro de longitud, 5 cm2 de sección transversal y 3 ohmios,
sus extremos se conectan a los bornes de una batería de carro de 12 VDC
a. Cuál es la corriente, en A, que circula por ella?
Puntos:
6
I
V 12V

 4A
R
3
I =4A
b. Cuál es el campo magnético que se detecta a 50 cm de distancia de la varilla
B   Bds 
B
0 I
2r
(4  10 7 Tm / A) * (4 A)
 1,6  10 6 T
2 (0,5m)
B = 1,6 x 10-6 T
c. Cuál es la resistividad, en Ω·m, de la varilla?
l
 3
A
(3) * A (3 * 5  10  4 m 2 )


 1,5  10 3   m
l
1m
R
Puntos
1
2
3
4
5
6
7
ρ = 1,5 x 10-3 Ω . m
8
9
10 11 12 13 14 15 16
El conocimiento es fuente de riqueza espiritual y material, búsquelo en la biblioteca.
Calificación / 5,0 0,3 0,6 0,9 1,3 1,6 1,9 2,2 2,5 2,8 3,1 3,4 3,8 4,1 4,4 4,7 5,0
El conocimiento es fuente de riqueza espiritual y material, búsquelo en la biblioteca.