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Universidad Nacional de Colombia
Código: 1000017 G __ NL __
Fundamentos de Electricidad y Magnetismo
Fecha: - Abril 25 miércoles - 2012
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Código:
Primer Examen Parcial /50 puntos
Camilo Andrés Espinosa Garzón
207519
Versión casa
Se tiene un protón en el centro de un cubo de 1 cm de arista. Calcule la intensidad del campo eléctrico,
en N/C o V/m, en uno de sus vértices.
un
1.
𝐸 = 𝑘𝑒
𝑞
=
𝑟2
(8,99 . 109
𝑁𝑚2
) . ( 1𝐶 )
𝐶2
2
1
𝑁𝑚2
) . ( 1𝐶 )
𝐶2
= (1.2). 1014 𝑁/𝐶
(7.5)10−5 𝑚2
(8,99 . 109
=
( √3 ) . 10−5 𝑚2
2
E = (1.2). 1014 𝑁/𝐶
2. ¿Calcule la intensidad de un campo eléctrico, en N/C, para levitar 1kg de masa con una carga de 10-8C?
𝑚𝑎 (1𝑘𝑔) ∗ (10 𝑚/𝑠 2 )
𝐸=
=
= (1). (10)8 𝑁/𝐶
𝑞
10−8 𝐶
3.
Un protón con v=100 m/s entra perpendicularmente en un campo magnético de 1 Tesla. Calcule la
magnitud de la Fuerza de Lorentz en N
FL = 100 𝑁
𝑚
𝐹𝐿𝑂𝑅𝐸𝑁𝑇𝑍 = |𝑞|𝑣𝐵𝑠𝑒𝑛𝜃 = (1𝐶 ) (100 ) (1𝑇) 𝑠𝑒𝑛90°
𝑠
𝐹𝐿𝑂𝑅𝐸𝑁𝑇𝑍 = 100 𝑁
4.
E = (1). (10)8 𝑁/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.
−9
(1,6).10−19
𝑞
1
2𝜙 𝐸 = 2 𝜖 = 2 ( 8,85∗10−12 ∗ 6) = 6,03 ∗ 10−9
0
𝑁𝑚2
𝐶
Φ2caras=6,03 ∗ 10−9
𝑁𝑚2
𝐶
5.
Hay 6 electrones, uno en el centro de cada cara un cubo de 1cm, de arista. Calcule el campo eléctrico en
el centro del cubo.
E = 0 𝑁/𝐶
Considerando que cada carga en cada cara, tiene una dirección contraria a
La de la cara opuesta correspondiente, se deduce que el flujo en el centro del cubo será siempre cero.
6.
Un coulombio se acelera en un campo eléctrico producido por dos placas
paralelas separadas 20 cm y con una diferencia de potencial de 100 V
a. Cuál es la fuerza aceleradora que el siente la carga
El campo eléctrico entre las placas es uniforme, la magnitud de la diferencia de potencial entre las
placas es igual a Ed (Campo eléctrico por la distancia entre las placas).
∆𝑉 = 𝐸 . 𝑑
Despejando E ( magnitud de campo eléctrico)
𝐸=
∆𝑉
𝑑
100 𝑉
= 0,20 𝑚 = 500 𝑉/𝑚
La fuerza eléctrica aceleradora será igual a
F = 8 ∗ 10−17 𝑁
𝐹 = 𝐸𝑞 = (500 𝑁/𝐶) (1,6 × 10
b.
−19
𝐶) = 8 ∗ 10−17 𝑁
Cuál es la máxima energía cinética en Julios
𝐸 = 𝑞𝑉 = (1,6 × 10
c.
E (J) = 1,6 ∗ 10−17 𝐽
−19
𝐶) ∗ (100 𝑉) = 1,6 ∗ 10−17 𝐽
Cuál es la energía en eV
El conocimiento es fuente de riqueza espiritual y material, búsquelo en la biblioteca.
1𝑒𝑉 = 1,6 ∗ 10
−19
𝐽
E (eV) = 100 𝑒𝑉
1,6 ∗ 10−17 𝐽 = 100 𝑒𝑉
d.
Cuál es la velocidad máxima en m/s
v (m/s) = 5,93 . 106 𝑚/𝑠
𝐸0 = 𝑞𝑉
1
𝐸𝑓 = 𝑚𝑣 2
2
Como la energía inicial es igual a la final, resulta que
1
2
2𝑞𝑉
𝑚𝑣 2 = 𝑞𝑉 , 𝑣 = √
𝑚
−19
=√
2 .(1,6∗10
𝐶) .100𝑉
9,11×10−31
= 5,93 . 106 𝑚/𝑠
7. Marque la respuesta correcta, la Ley de Ampere relaciona:
a. Campo eléctrico y área
b. Corriente eléctrica y campo magnético
c. Campo magnético y campo eléctrico
d. Campo magnético y área
8. Los extremos de un alambre de 3 ohmios se conectan a una batería de carro de 12 VDC
a. Cuál es la corriente, en A, que circula por ella?
I =4𝐴
𝐼=
𝑉 12 𝑉
=
= 4𝐴
𝑅
3𝛺
b. Cuál es el campo magnético que se detecta a 50 cm de distancia de la varilla
𝐵=
𝜇0 𝐼
2𝜋𝑟
−7
=
(4𝜋×10
) .(4𝐴)
2𝜋(0,5𝑚)
= 1,6 × 10−6 𝑇
B = 1,6 × 10−6 𝑇
c. Cuántos coulombios cada segundo atraviesan la sección transversal del alambre?
4𝐴 = 4 𝐶/𝑠
q/s = = 4 𝐶/𝑠
9. A qué frecuencia está transmitiendo un radioaficionado cuando usa la banda de 12 metros?
Cuál es la energía en eV?
2,5 × 107 Hz
Frec =
𝑐 3 × 108 𝑚/𝑠
𝑓= =
= 2,5 × 107 Hz
−7
𝜆
12 𝑚
E(eV)= 1,03 . 10 eV
𝐸 = ℎ𝑓
(6,6 × 10−34 𝐽𝑠) . (2,5 × 107 𝐻𝑧) = 1,65 × 10−26 𝐽
−19
1𝑒𝑉 = 1,6 . 10
𝐽
1,65 × 10−26 𝐽 = 1,03 . 10−7 eV
10. La frecuencia en un horno de microondas es mil MHz. Cuál es la:
a) Longitud de onda, b) energía en J, c) energía en eV
𝑐
3×108 𝑚/𝑠
𝑓
1000𝑋106 𝐻𝑧
𝜆= =
= 3,0 × 10−1 m
λ = 3,0 × 10−1 m
Energía (J) = 6,6 × 10−25 J
𝐸 = ℎ𝑓 = (6,6 × 10−34 𝐽𝑠) . (1000 𝑋106 𝐻𝑧) = 6,6 × 10−25 J
1𝑒𝑉 = 1,6 . 10
−19
𝐽
6,6 × 10−25 𝐽 = 4,13 . 10−6 ev
11. Calcule la Longitud de onda, frecuencia y energía en Julios
de una radiación de 2.5 eV
Energía (eV) = 4,13 . 10−6 ev
λ =4,95 × 10−7 m
2,5 𝑒𝑉 = 4 × 10−19 𝐽
𝑓=
𝐸
ℎ
=
4,0×10−19
6,6×10−34
= 6,06 × 1014 Hz
𝑐
3×108 𝑚/𝑠
𝑓
6,06×1014 𝐻𝑧
𝜆= =
Frec = 6,06 × 1014 Hz
= 4,95 × 10−7 m
El conocimiento es fuente de riqueza espiritual y material, búsquelo en la biblioteca.
Energía (J) =
ĸ=9 109 Nm2/C2 , Ɛo=8,9 10-12 F/m, μo=4π10-7 N/A2, h=6,6 10-34 Js, 1e=9,1 10-31 kg, 1e=1,6 10-19 C, 1p=1,7 10-27 kg, 1 J = 1C 1V, g=10 N/kg
Puntos
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Calificación / 50
3
5
8
10
13
15
18
20
23
25
28
30
33
35
38
40
43
45
48
50
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