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Universidad Nacional de Colombia
Fundamentos de Electricidad y Magnetismo
Nombre:
Alejandro Martínez
Código:
Código: 1000017
G 10 NL46
Fecha: - marzo - 2011
257778
CASA
Primer Examen Parcial 20%
1. ¿Qué es un electrón voltio?
Es una unidad de energía que toma un electrón cuando es acelerado por una diferencia de
potencial de valor de un voltio, su valor aproximado es 1.602177 x 𝟏𝟎−𝟏𝟗 Joules
2. Cuál es la relación de Teslas y Gauss
La unidad de B en el SI es el tesla, que equivale a weber por metro cuadrado (Wb/m²) o a
voltio segundo por metro cuadrado (V s/m²); en unidades básicas es kg s−2 A−1. Su unidad en
sistema de Gauss es el gauss (G); en unidades básicas es cm−1/2 g1/2 s−1.
Un Tesla es igual a 10000 gauss.
3. ¿Qué entiende por una corriente de desplazamiento?
Es una cantidad de corriente que no esta asociada al movimiento de una partícula o una carga,
pero se asocia a un campo eléctrico que varía ya que genera un campo magnético. No se
considera como una corriente física estricta y fue postulada para mantener la ley de
conservación de las cargas aunque no existe un modelo mecánico intuitivo que la explique.
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
|𝑽𝒃 −𝑽𝒂 | 𝟏𝟎 𝑽
E=
= 𝟏𝟎𝟎 𝑽/𝒎
=
𝒅
𝟎.𝟏 𝒎
b. Deduzca una expresión funcional V(x) del potencial y la distancia donde se vea
claramente el Potencial
i. Al comenzar el recorrido
V(x)=-Vo-E.x donde x es la distancia de desplazamiento hacia E.
V(x)=10 V-100 V/m.0 m=10 V
ii. En la mitad del recorrido
V(x)=10 V-100 V/m.0.005 m=5 V
iii. Al final del recorrido
V(x)=10 V-100 V/m.0.01 m=0 V
c. la energía cinética cuando P llega a la otra placa
i. en eV (electrón-Voltios)
𝟏
𝟐.𝒒.𝑬
K= . 𝒎. (
𝟐
𝑽
) . 𝒙 = 𝒒𝑬𝒙 = 𝟏. 𝟔𝟎𝟐𝒙𝟏𝟎−𝟏𝟗 𝑪. 𝟏𝟎𝟎 𝒎 . 𝟎. 𝟏 𝒎 =
𝒎
−𝟏𝟖
𝟏. 𝟔𝟎𝟐𝒙𝟏𝟎
= 𝟏. 𝟔𝟎𝟐𝒙𝟏𝟎−𝟏𝟖 /𝟏. 𝟔𝟎𝟐𝒙𝟏𝟎−𝟏𝟗 𝑱 = 𝟏𝟎 𝒆𝑽 J=
ii. en Julios
J=𝟏. 𝟔𝟎𝟐𝒙𝟏𝟎−𝟏𝟖 𝑱
la aceleración de P durante su viaje
𝒂=
𝒒𝑬
𝒎
=
𝟏.𝟔𝟎𝟐𝒙𝟏𝟎−𝟏𝟗 𝑪.
𝟏𝟎𝟎𝑽
𝒎
𝟗.𝟏𝟎𝟗𝒙𝟏𝟎−𝟑𝟏 𝑲𝒈
= 𝟏. 𝟕𝟔𝒙𝟏𝟎𝟏𝟑 m/𝒔𝟐
d. el tiempo de recorrido que toma en llegar a la placa destino
𝟐𝐱
𝟐𝐱𝟎. 𝟏 𝐦
𝐭=√ =√
== 𝟏. 𝟎𝟕𝐱𝟏𝟎−𝟕 𝐬
𝐝
𝟏. 𝟕𝟔𝐱𝟏𝟎𝟏𝟑 𝐦/𝐬𝟐
e. la velocidad de llegada cuando P alcanza la placa de mínimo potencial
i. en m/s
𝟐𝒒𝑬
𝒗 = √(
𝒎
𝟔
. 𝒙)=√
𝟐.𝟏.𝟔𝟎𝟐𝒙𝟏𝟎−𝟏𝟗 𝑪
𝟗.𝟏𝟎𝟗𝒙𝟏𝟎−𝟑𝟏 𝑲𝒈
𝑽
. 𝟏𝟎𝟎 . 𝟎. 𝟏 𝒎 =
𝒎
𝟏. 𝟖𝟖𝒙𝟏𝟎 𝒎/𝒔
ii. en km/h
Debemos dividir por 1000 y multiplicar por 3600.
v=6.78x𝟏𝟎𝟔 Km/h
5. Dado un cable eléctrico por el cual circula una corriente I (A) calcule el campo magnético a una
distancia de 10 cm.
Por la ley de Ampere 𝑩 =
𝒖𝟎𝑰𝟎
𝟐𝝅𝒓
=
𝒎
𝑨
𝟒𝝅.𝟏𝟎−𝟕 𝑻. .𝑰 𝑨
𝟐𝝅.𝟎.𝟏𝒎
= 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟐. 𝑰 𝑻𝒆𝒔𝒍𝒂𝒔
6. ¿Cuál es el campo magnético en el Ecuador de la superficie de la Tierra?
a. En Gauss: Aproximadamente 0.3 gauss sin embargo este varia con el tiempo.
b. En Teslas: 0.0003 Teslas
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?
𝑩=
𝒖𝟎𝑰𝟎
𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟔 𝑻. 𝟐𝝅. 𝟎. 𝟏𝒎
→𝑰=
= 𝟑𝟎 𝑨
𝒎
𝟐𝝅𝒓
𝟒𝝅. 𝟏𝟎−𝟕 𝑻.
𝑨