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Universidad Nacional de Colombia
un
Código: 1000017
G 09
NL 35
Fundamentos de Electricidad y Magnetismo
Nombre: Heyner Felipe Sánchez Vargas
Código: 258123
Fecha: - marzo
30 - 2011
CASA
Primer Examen Parcial 20%
1. ¿Qué es un electrón voltio?
Un electrón voltio es una pequeña unidad de energía la cual se utiliza para aquellas medidas
subatómicas , ya que esta unidad es muy pequeña, un electrón voltio equivale a 1.60207x10^-19 J,
por lo general en los circuitos eléctricos el electrón voltio al ser tan fácil de convertir se usa
frecuentemente y es muy práctico, aunque al ser una unidad tan pequeña la energía en la corriente
es de por lo general en Mega electrón voltio o en Giga electrón voltio
2. Cuál es la relación de Teslas y Gauss:
Pues al ser ambas unidades de medida de campo magnético, en lo que varía es que una es utilizada
en el sistema internacional y el otro por el sistema centesimal, la medida usada por el SI es la tesla,
la cual una tesla equivale a 10^4 Gauss.
3. ¿Qué entiende por una corriente de desplazamiento?
Pues en un capacitor existe una distancia entre placas metálicas las cuales se supone que no debería
haber corriente eléctrica al ser u circuito abierto, pero al colocar un amperímetro este da un valor
diferente de 0, esto se explica por un fenómeno llamado la corriente de desplazamiento inducida
por maxwell, la cual se define como el cambo de flujo de un campo eléctrico en el dieléctrico
respecto al tiempo:
𝐼𝐷 = 𝜀
𝜕𝛷𝐸
𝜕𝑡
4. En un capacitor de placas paralelas separadas D cm y conectadas a una diferencia de potencial
de V voltios DC. Calcule la velocidad de una partícula cargada P si esta parte de la placa de
potencial máximo a la placa de mínimo potencial.
(D=10 cm, V=10V, P= un electrón)
Calcule:
a. el Campo eléctrico E entre las placas
10𝑉
𝐸=
= 100C
0.1𝑚
Por ley de coulomb
b. Deduzca una expresión funcional V(x) del potencial y la distancia, donde se vea
claramente el Potencial
𝑉(𝑥) = 𝑉0 − 𝐸 ∗ 𝑥
Por ley de coulomb
i. Al comenzar el recorrido
𝑉(0) = 10𝑉 − (100𝐶) ∗ 0𝑚 = 10 𝑉
ii. En la mitad del recorrido
𝑉(0) = 10𝑉 − (100𝐶) ∗ 0.05𝑚 = 5 𝑉
iii. Al final del recorrido
𝑉(0) = 10𝑉 − (100𝐶) ∗ 10𝑚 = 0 𝑉
c. la energía cinética cuando P llega a la otra placa
i. en eV (electrón-Voltios)
por conversión base 𝑒𝑉 = 10𝑣 ∗ 𝑒 = 10𝑒𝑣
ii. en Julios
ya sabiendo que un eV es aproximadamente 1.6x10^-19J entonces
𝐸𝑐 = 10 𝑒𝑉 .
1,6 ∗ 10−19 𝐽
= 1,6 ∗ 10−18 𝐽
1 𝑒𝑉
d. la aceleración de P durante su viaje
se sabe por leyes de newton que f=ma y que por ley de coulomb que f=qE, entonces
ma=qE y sabiendo que la masa de un electron es de 9.11*10^-31Kg
𝑎=
(1.6 ∗ 1019 ) ∗ 100
𝑞𝐸
𝑎=
= 1.76 ∗ 1013 𝑚/𝑠^2
(9.11 + 10−31 )
𝑚
e. el tiempo de recorrido que toma en llegar a la placa destino
sabiendo que por esta ecuación la distancia es igual
𝑎𝑡 2
𝑥 = 𝑣0𝑡 +
2
2 2𝑥
2
𝑡 = √ , 𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 𝑡 = √
𝑎
0.2𝑚
= 1.07 ∗ 10^ − 7𝑠
10−13𝑚
1.76 ∗
𝑠2
f. la velocidad de llegada cuando P alcanza la placa de mínimo potencial
i. en m/s
𝑉𝑓 = 𝑣0 + 𝑎𝑡 = 0 + (1. 76 ∗ 1013 ∗ 1. 07 ∗ 10−7 𝑠) = 1.88 ∗ 106 𝑚/𝑠
ii. en km/h
3600𝑠
1.88 ∗ 106 ∗
= 6.727 ∗ 106 𝑘𝑚/ℎ
1000𝑚
POR LEYES DE NEWTON….
5. Dado un cable eléctrico por el cual circula una corriente I (A) calcule el campo magnético a una
distancia de 10 cm.
La ley de ampere dice, y sabiendo que µ0 es igual a 4π*10^-7 T/A, que el campo magnético es
igual
𝜇
𝐵 = 2𝜋0 .
𝐼(𝐴)
𝑅
𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 𝐵 =
4𝜋∗10−7 𝑇/𝐴∗𝐼(𝐴)
2𝜋(0.1)𝑚
= 2 ∗ 10−6 𝑇
6. ¿Cuál es el campo magnético en el Ecuador de la superficie de la Tierra?
a. En Gauss
El campo magnético de la tierra en Gauss es de 0.35G
b. En Teslas
0.35 ∗ (1 ∗ 10−4 ) = 35𝜇𝑇
7. ¿Cuál es la corriente I (A) que debe circular por un alambre para que produzca un campo
magnético igual al terrestre a una distancia de10 cm?
Usando la relación corriente con campo magnético (ley ampere) y sabiendo que el campo
magnético de la tierra es de 35µT tenemos:
2𝜋𝑟𝐵 2𝜋(0.1𝑚)(35𝜇𝑇)
𝐼=
=
= 17.5𝐴
𝜇0
4𝜋 ∗ 10−7