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Código: 1000017 G 10 N 02
Fecha: 25 de abril
Primer Examen Parcial /50
puntos
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.
Universidad Nacional de Colombia
Fundamentos de Electricidad y Magnetismo
Nombre: Karen Andrea Arévalo Código: 245052
Marín
𝑞 = 1,6 × 10−19 𝐶
𝑑 = √0,0052 + 0,0052 + 0,0052
𝑑 ≅ 8,66 × 10−3 𝑚
𝐸 = 𝑘𝑒
𝐸=
(9×109
𝑞
𝑟2
𝑁𝑚2
)∗ ( 1,6×10−19 𝐶 )
𝐶2
7,5×10−5 𝑚2
E = 1,92 × 10−5 𝑁/𝐶
2. Calcule la intensidad de un campo eléctrico, en N/C, para levitar 1kg de masa con una carga
de 10-8C
𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝐹𝑒 = 𝐸𝑞
𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 (𝑝𝑒𝑠𝑜) 𝐹 = 𝑚𝑔
𝑚𝑔 = 𝐸𝑞
𝐸=
𝐸=
𝑚𝑔
𝑞
(1𝑘𝑔) ∗ (10 𝑚/𝑠 2 )
10−8 𝐶
E = 108 𝑁/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 = |𝑞|𝑣𝐵𝑠𝑒𝑛𝜃
𝐹𝐿 = (1,6 × 10−19 𝐶 ) (100
𝑚
) (1𝑇) 𝑠𝑒𝑛90°
𝑠
FL = 1,6 × 10−17 𝑁
4. 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. 𝑑𝐴 =
𝜙 𝐸 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =
𝑞
= 𝜙 𝐸 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝜖0
1𝐶
8,9 × 10−12
𝜙 𝐸 𝑐𝑎𝑟𝑎 = 1,12 × 1011
𝐶
𝑁𝑚2
= 1,12 × 1011
𝑁𝑚2
𝐶
𝑁𝑚2 1
𝑁𝑚2
∗ = 1,87 × 1010
𝐶
6
𝐶
Φ2caras =3,75 × 1010
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.
En el centro de un cubo todos los puntos están a la misma distancia del centro del cubo, lo
que produce el mismo campo eléctrico pero con la pequeña diferencia de que se da en
El conocimiento es fuente de riqueza espiritual y material, búsquelo en la biblioteca.
diferentes direcciones, cancelándose el uno con el otro; entonces se puede afirmar que el
campo eléctrico generado por cada una de los electrones en el centro del cubo es cero.
E = 0 𝑁/𝐶
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 siente la carga?
𝐸=
𝐸=
100 𝑉
0,2 𝑚
𝑉
𝑑
= 500 𝑉/𝑚
𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝐹 = 𝐸𝑞
𝐹 = (500 𝑁/𝐶) ∗ (1𝐶)
F = 500𝑁
b.
¿Cuál es la máxima energía cinética en Julios?
𝐸 = 𝑞𝑉
𝐸 = (1𝐶) ∗ (100 𝑉)
E (J) = 100 𝐽
c.
¿Cuál es la energía en eV?
1𝑒𝑉 = 1,6 × 10−19 𝐽
100 𝐽 = 6,25 × 1020 𝑒𝑉
E (eV) = 6,25 × 1020 𝑒𝑉
d.
¿Cuál es la velocidad máxima en m/s?
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝐸𝑖 = 𝑞𝑉
1
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝐸𝑓 = 𝑚𝑣 2
2
𝑞𝑉 =
1
𝑚𝑣 2
2
𝑣=√
2𝑞𝑉
𝑚
2 ∗ (1𝐶) ∗ 100𝑉
𝑣=√
1,06 × 10−8 𝑘𝑔
v (m/s) = 1,37 × 105 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
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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=
𝐼=
𝑉
𝑅
12 𝑉
3𝛺
I =4𝐴
b. ¿Cuál es el campo magnético que se detecta a 50 cm de distancia de la varilla?
𝐵=
𝐵=
c.
𝜇0 𝐼
2𝜋𝑟
𝑁
) ∗ (4𝐴)
𝐴2
2𝜋 ∗ (0,5𝑚)
(4𝜋 × 10−7
B = 1,6 × 10−6 𝑇
¿Cuántos culombios cada segundo atraviesan la sección transversal del alambre?
𝐼=
𝑞
𝑡
𝐼 = 4𝐴 = 4 𝑞/𝑠
q/s = 4 C
9. A qué frecuencia está transmitiendo un radioaficionado cuando usa la banda de 12 metros?
¿Cuál es la energía en eV?
𝜗=
𝜗=
𝑐
𝜆
3 × 108 𝑚/𝑠
= 2,5 × 107 𝐻𝑧
12 𝑚
𝐸 = ℎ𝜗
𝐸 = (6,6 × 10−34 𝐽𝑠) ∗ (2,5 × 107 𝐻𝑧) = 1,65 × 10−26 𝐽
En eV es:
1𝑒𝑉 = 1,6 × 10−19 𝐽
1,65 × 10−26 𝐽 = 1,03 × 10−7 𝑒𝑉
Frec =
E(eV)=
2,5 × 107 𝐻𝑧
1 ,03 × 10−7 𝑒𝑉
10. La frecuencia en un horno de microondas es mil MHz.
¿Cuál es la
a.
longitud de onda?
𝜆=
𝜆=
𝑐
𝜗
3×108 𝑚/𝑠
1000×106 𝐻𝑧
λ = 0,3𝑚
b. energía en J?
𝐸 = ℎ𝜗
𝐸 = (6,6 × 10−34 𝐽𝑠) ∗ (109 𝐻𝑧)
Energía (J) = 6,6 × 10−25 𝐽
c.
energía en eV?
1𝑒𝑉 = 1,6 × 10−19 𝐽
6,6 × 10
−25
Energía (eV) = 4,13 × 10−6 𝑒𝑉
−6
𝐽 = 4,13 × 10 𝑒𝑉
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11. Calcule la Longitud de onda, frecuencia y energía en Julios
de una radiación de 2.5 eV
1𝑒𝑉 = 1,6 × 10−19 𝐽
2,5 𝑒𝑉 = 4,0 × 10−19 𝐽
Energía (J) = 4,0 × 10−19 𝐽
𝜗=
𝜗=
4×10−19 𝐽
6,6×10−34 𝐽𝑠
𝐸
ℎ
= 6,06 × 1014 𝐻𝑧
Frec =
𝑐
𝜗
= 4,95 × 10−7 𝑚
6,06 × 1014 𝐻𝑧
𝜆=
𝜆=
3×108 𝑚/𝑠
6,06×1014 𝐻𝑧
λ = 4,95 × 10−7 𝑚
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
Calificación /
50
1
2
3
4
5
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7
8
9
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11
12
13
14
15
16
17
3
5
8
10
13
15
18 20 23 25 28 30 33 35 38 40 43 45 48 50
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