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• Arii Salvador

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G U I A D E F I S I C A III Agosto de 2010 TEORÍA RAP I    

Definición e importancia de la electrostática. Estructura atómica de la materia. Modelos atómicos (hasta el modelo cuántico) Tipos de cargas eléctricas.

RAP 2      

“CAMPO ELÉCTRICO”

Concepto de campo de fuerza, campo eléctrico y carga de prueba. Definición y características de las líneas de fuerza eléctrica. Intensidad de campo eléctrico, análisis vectorial. Modelo matemático. Aplicaciones.

RAP 5

    

“LEY DE COULOMB”

Concepto de carga puntual. Descripción del experimento de coulomb. Enunciado y modelo matemático de la ley de coulomb. Aplicaciones de la ley de coulomb.

RAP 4

    

“ELECTRIZACIÓN”

Cuerpos neutros y eléctricamente neutros. Métodos de electrización. Ley de interacción de la carga eléctrica. Principio de conservación y cuantificación de la carga eléctrica. Conductores, semiconductores, superconductores y aisladores. Generadores electrostáticos.

RAP 3

   

“GENERALIDADES”

“LEY DE GAUSS”

Concepto de Flujo Eléctrico, densidad de Flujo Vector área y Superficie Gaussiana. Densidad lineal, Superficial y volumétrica de área, Enunciado de la ley de Gauss. Modelo matemático. Aplicaciones.

“

G U I A D E F I S I C A III “ Agosto de 2010 PRIMER PERIODO

TEORÍA 1)

Rama de la Física que estudia la carga eléctrica en reposo:

a) Electrodinámica 2)

d) neutrón

b) eléctricos

c) positivos

d) neutros

b)...ha ganado neutrones

c)...ha ganado electrones

d)...ha perdido protones

b) contacto

c) inducción

d) frotamiento

“Cargas eléctricas de signos opuestos se atraen y cargas eléctricas del mismo signo se repelen”; este enunciado corresponde a…

a)...la Ley de interacción de cargas eléctricas 7)

c) positrón

Método de electrización en el cual, al frotar dos objetos, el primero adquiere carga negativa y el segundo adquiere carga positiva:

a) conducción 6)

b) electrón

Un conductor posee carga eléctrica negativa, cuando…

a)...ha ganado protones 5)

d) Electricidad

Cuerpos que poseen igual cantidad de carga positiva y carga negativa en estado de reposo:

a) negros 4)

c) Electrostática

Partícula elemental que posee carga eléctrica positiva:

a) protón 3)

b) Electrónica

b)...la Ley de Coulomb

c)...la Ley de las cargas eléctricas

d)...la Ley Eléctrica

La fuerza electrostática que se manifiesta entre un par de cargas eléctricas puede ser…

a)...de atracción

c)...de repulsión y d)...nula atracción 8) “Las carga eléctrica neta, antes y después de cualquier proceso físico, permanece constante”; este enunciado corresponde a… a)...la Ley de cargas eléctricas

b)...de repulsión

b)...la Ley de Coulomb

c)...la Ley de d)...la Ley de Gauss conservación de la carga eléctricas

9)

Partícula elemental que posee carga eléctrica negativa: a) neutrón

b) protón

c) electrón

d) positrón

10) Tipo de material que facilita el flujo de carga eléctrica: a) aislador

b) semiconductor

c) súperaislador

d) conductor

11) Tipo de material que se opone al flujo de carga eléctrica: a) conductor

b) semiconductor

c) aislador

d) superconductor

12) Dispositivo que detecta la carga eléctrica, el cual consiste en una lámina delgada unida a una barra conductora: a) electroscopio

b) voltímetro

c) amperímetro

d) galvanómetro

13) La madera, el plástico y vidrio, son ejemplos de materiales... a)...semiconductores

b)...neutros

c)...conductores

d)...aisladores

14) Número de electrones contenidos en una carga de 1 Coulomb: a) 6.2  1018

b) 1.6  10 19

c) 9  109

d) 1.67  10 27

15) Partícula elemental que no posee carga eléctrica: a) protón b) electrón c) neutrón 16) Estado de un átomo con exceso o déficit de electrones: a) electrificado

b) positrón

c) neutralizado

d) positrón d) ionizado

17) La fuerza electrostática, de repulsión o atracción, entre dos cargas eléctricas esta en relación inversa a… a)...la constante k

b)...la distancia al cuadrado

c)...el producto de las cargas

d)...la constante de permitividad

18) La fuerza electrostática, de repulsión o atracción, entre dos cargas eléctricas está en relación directa a… a)...la constante de permitividad

b)...la constante k

19) Expresión matemática de la Ley de Coulomb:

c)...la distancia al cuadrado

d)...el producto al cargo

a) F 

q1 q 2 kr 2

b) F 

kr 2 q1 q 2

c) F 

kq1q 2 r2

d) F 

kq1 q2 r 2

20) Espacio alrededor de una carga eléctrica, en el cual se manifiesta la fuerza eléctrica sobre la carga… a)...Campo Gravitacional

b)...Campo Magnético c)...Campo Universal

d)...Campo Eléctrico

21) El campo eléctrico está en relación Inversa a a)...la distancia

b)...la fuerza

c)...la constante k

d)...la permitividad

c)...la distancia

d)...la fuerza

22) El campo eléctrico está en relación directa a... a)...la constante k

b)...la permitividad

23) Una carga de un Coulomb que atraviesa la sección transversal de un conductor en un segundo, corresponde a la definición de… a)...1 Ampere

b)...1 Joule

c)...1 Newton

d)...1 Volt

24) Magnitud de la constante k en el vacío o en el aire: a) k = 0

b) k = 1 Nm2/C2

c) k = 9  109 Nm2/C2

d) k = 3  109 Nm2/C2

25) “Carga, que situada frente a otra igual, en el aire, a una distancia de un metro se rechazan con una fuerza de 9  109 N ”; este enunciado corresponde a la definición de… a)...u.e.s.

b)...Newton

c)...Coulomb

d)...Joule

26) Magnitud presente en la Ley de Coulomb que es adimensional en sus unidades.. a) permitividad relativa

b) permitividad absoluta

c) el producto de las cargas

d) permitividad absoluta en el aire

27) En la Ley de Coulomb, si la distancia entre un par de cargas tiende a aumentar, la fuerza entre ellas tenderá a disminuir, hasta que… a)...F = 0

b)...F = 1 N

c)...F = 9x109 N

d)...F = 6.67x10-12 N

28) Corresponde al número de líneas de fuerza eléctricas que atraviesan una área transversal en el espacio: a) Flujo electroestático b) Campo electroestático

c) Densidad de flujo

d) Desplazamiento

29) Corresponde a la corriente de un Ampere que fluye a través de un conductor en un segundo: a) u.e.s.

b) 1 Newton

c) 1 Coulomb

d) 1 Joule

30) En la Ley de Coulomb, cuando las cargas eléctricas tienden a aumentar en magnitud; manteniendo fija la distancia entre ellas, la fuerza entre el par de cargas tiende… a)...a disminuir

b)...a 1

c)...a 0

d)...a aumentar

31) La intensidad de campo eléctrico en regiones más cercanas a la carga generadora, tiende… a)...a aumentar

b)...a disminuir

c)...a igualarse

d)...a cero

32) La densidad de líneas de fuerza en regiones alejadas de la carga generadora tiende... a)...a anularse

b)...a aumentar

c)a cero

d)...a disminuir

33) “El número de líneas de fuerza que atraviesan una superficie cerrada en el espacio es igual a la carga generadora”; el anterior enunciado se refiere a… a)...la Ley de Coulomb

b)...la Ley de Cavendish

c)...la Ley de Gauss

d)...la Ley de Newton

34) “Carga, que situada frente a otra igual, en el aire, a una distancia de un centimetro se rechazan con una fuerza de una dina”; este enunciado corresponde a la definición de… a)...Coulomb

b)...u.e.s.

c)...Newton

d)...Ampere

35) El número de líneas eléctricas que atraviesan una superficie cerrada fluyen hacia fuera, entonces el flujo electroestático es… a)...Nulo

b)...Negativo

c)...Cero

d)...Positivo

36) El número de líneas eléctricas que atraviesan una superficie cerrada fluyen hacia adentro, entonces el flujo electroestático es… a)...Mayor

b)...Positivo

c)...Menor

d)...Negativo

37) En una esfera metálica conductora, la carga eléctrica se distribuye uniformemente… a)...en el centro de la esfera

b)...en la superficie de c)...hacía afuera de la la esfera esfera

d)...hacía al interior de la esfera

38) Los materiales conductores quedan cargados eléctricamente por el movimiento de... a)...protones

b)...electrones

c)...neutrones

d)...positrones

39) Partícula atómica que conserva las características físicas y químicas de la materia de la cual procede:

a) átomo

b) molécula

I.

c) cuerpos simple

FORMULARIO Y PROBLEMARIO

d) materia

PROBLEMARIO 1.

Dos esferas, cada una con carga de 3 µC, están separadas por 20 mm. ¿Cuál es la fuerza de repulsión entre ellas? R: F = 202 N.

2.

Una partícula alfa consiste en dos protones ( q e = 1.6 x 10-19 C ) y dos neutrones ( sin carga ) ¿Cuál es la fuerza de repulsión entre dos partículas alfa separadas 2 mm entre sí? R: F = 2.3 x 10-10 N

3.

¿Cuál es la separación de dos cargas de -4 µC si la fuerza de repulsión entre ellas es de 200 N? R: r = 26.8 mm

4.

Una carga de 10 µC y una carga de -6 µC están separadas 40 mm. ¿Qué fuerza existe entre ellas?. Las esferas se ponen en contacto unos cuantos segundos y luego se separan de nuevo 40 mm. ¿Cuál es la nueva fuerza ¿Es de atracción o repulsión? R: F = 338 N, atracción; F = 5.62 N, repulsión.

5.

Una carga de +60 µC se coloca 60 mm a la izquierda de una carga de + 20 µC ¿Cuál es la fuerza resultante sobre una carga de – 35 µC colocada entre el punto medio entre las dos cargas? R: F = 1.40 x 104 N, hacía la izquierda

6.

Una carga de 64 µC esta colocada a 30 cm a la izquierda de una carga de 16 µC. ¿Cuál es la fuerza resultante sobre una carga de -12 µC localizada exactamente 50 mm debajo de la carga de 16 µC? R: F = 2650 N,  = 113.30

7.

Tres cargas puntuales, q1 = + 8 C, q2 = - 4 C y q3 = + 2 C están en las esquinas de un triángulo equilatero, 80 mm sobre cada uno de los lados. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza resultante sobre la carga de + 8 C? R: F = 39 N,  = 3300

8.

En los vértices de un triangulo equilátero de 12 cm por lado se colocan esferas cargadas con Q 1 = 7x 10-7C, Q2 = 6x 10-7 C y Q3 = -5 x 10-7 C. Calcule la fuerza resultante sobre Q 2. Q3

9.

Q1 Q2 El átomo de cierto elemento tiene A = 80 Y Z= 39. Calcule la masa de 43 átomos de este elemento.

10. Una barra de vidrio adquiere una carga eléctrica de 4.8 x 10 -15C, al tocar una esfera metálica su carga se reduce a 24 x 10-16C. Determine. a) La magnitud y signo que adquiere la esfera b) ¿Cuántos electrones fueron transferidos?

11. En la figura siguiente E= 14x106 V/m constante. Si se lanza un electrón horizontal con M.R.U. entre las placas A y B determine. a) La dirección y sentido del campo eléctrico b) La fuerza ejercida sobre el electrón 12. El átomo de cierto elemento tiene una masa atómica de 66 y su número atómico es 32. Calcular a) La masa en kilogramos b) la carga eléctrica negativa c) La carga eléctrica positiva d) la carga neta del átomo 13. Una carga puntual de 0.9µC origina en un punto, una intensidad de campo eléctrico con una magnitud E=5x106 N/C (o H/m). Determinar a que distancia se encuentra el punto con respecto a la carga. 14. Una carga puntual Q=3.2x10-6 C, se encuentra dentro de un campo eléctrico, que le aplica una fuerza de magnitud F=0.5N. Determinar que intensidad de campo eléctrico (vector) existe en el punto ocupado por la carga. 15. Dos cargas puntuales Q1=3µC y Q2=5.12µC, se atraen con una fuerza de magnitud 2.8N, determinar la distancia que los separa. 16. En la grafica Q1=5µC, Q2=-6µC y Q3=7µC, con las distancias anotadas. Obtener que fuerza (vector) ejercen Q1 y Q2 sobre Q3. *________*_____________* 3cm Q1 2cm Q 2 Q3 17. Si a un cuerpo se le quitan 4x103 electrones, determinar que carga adquiere dentro del S.I. indicando signo. 18. En los siguientes elementos determinar la masa, carga total positiva, carga total negativa y carga neta de cada átomo dentro del S. I. Fe, Cu, Na 19. De acuerdo con las características, ¿cuántos electrones se necesitan para igualar la masa de un protón? 20. De acuerdo con la estructura obtenida para los elementos en el problema 23, especifique cuales tienen propiedades conductoras y cuáles son aislantes. 21. ¿Qué masa total dentro del S. I. tienen 50 átomos de plata? 22. Al frotar una barra de vidrio con la tela de seda, mientras que uno adquiere 10 4 electrones, el otro pierde: a) ¿Qué tipo de carga adquieren el vidrio y la seda? b) Determinar la magnitud de la carga adquirida por la seda, incluyendo su signo. c) Determinar la magnitud de la carga adquirida por la barra de vidrio indicando su signo. 23. Frotando la barra de ebonita con la piel de gato, la ebonita adquiere una magnitud de carga de Q=3.2 x10-13 C.

a) b)

Determine la magnitud de carga y signo que adquiere la piel de gato ¿Cuántos electrones carga la ebonita y cuantos la piel?

24. Una barra de ebonita con una carga de 2x106 electrones, se acerca a una esfera se sauco sin tocarla y después se retira. a) ¿Qué cantidad de carga adquirió la esfera? b) Al retirarse la ebonita;¿Qué cantidad de carga ha perdido? c) ¿en qué cuerpo se materializo un dipolo eléctrico? 25. Una barra de vidrio adquiere una carga de Q=1.6x10-13 C, al tocar una esferita metálica su carga se reduce a 6.4x10-14C: a) Determinar la magnitud y signo de carga que adquirió la esfera b) Determine cuantos electrones se transfirieron, asentando quien los cedió y por que fueron aceptados. 26. Una carga puntual Q13x10-6C, se encuentra a una distancia de 12cm de una segunda carga puntual Q2=-1.5µC. calcular y graficar las fuerzas coulumbianas presentes en el sistema, conforme a la figura. 12cm

Q1 Q2 27. ¿Qué magnitudes de cargas positivas iguales, deben colocarse sobre la tierra y la luna para neutralizar su atracción gravitacional?, puede considerar como masa de la tierra m t=5.98x1024 kg y de la luna ml=7.36x1022, supondremos desconocida la distancia tierra-luna. 28. Las magnitudes de las fuerzas electrostáticas, entre dos iones positivos semejantes, que están separados por una distancia de 5x10-10m, tienen un valor de 3.7x10-9N determinar: a) ¿Qué carga contiene cada ion? b) ¿Cuántos electrones perdió cada uno? 29. Dos esferas pequeñas, cada una de las cuales pesa 3x10 -5N, están sujetas a hilos de seda de 5x10-2m de longitud y cuelgan de un punto común. Cuando se les suministra a las esferas una carga negativa de igual cantidad, cada hilo forma un ángulo de 30 0 con respecto a la vertical. Determinar el valor de las cargas. 30. Dos balones de igual volumen y llenos de helio, están flotando en equilibrio, atados con hilos de 1.2m de longitud a una masa de 10 g; al electrizarlos con cargas supuestamente iguales, se separan entre si 790. Determinar la carga de cada balón. 31. Dos partículas cargadas se encuentran situadas en un plano coordenado (x, y) conforme a los siguientes datos: Q1=3X10-6C en P1 (3.5cm, 0.5cm) y Q2= - 4µC en P2( - 2cm, 1.5cm ). Determinar. a) La fuerza que actúa sobre Q2. b) ¿Dónde debe colocarse una tercera carga Q 3=4x10-6C de tal manera que la fuerza total sobre Q 2 sea cero 32. Dos esferas conductoras idénticas con cargas Q1=3µC y Q2= -12µC están separadas por 12cm. a) Determinar y graficar las fuerzas del sistema b) Si las esferitas se juntan y se vuelven a separar 3cm, determinar y graficar el nuevo sistema de fuerzas.

33. Una carga puntual de 2µC se coloca en n campo eléctrico, y experimenta una fuerza ´F=8x10 4 N 00. a) Determine la intensidad de campo eléctrico ejercida sobre la carga. b) Grafique la solución sin utilizar escala. 34. Una carga de 2 C colocada en un punto P en un campo eléctrico experimenta una fuerza descendente de 8 x 10-4 N. ¿Cuál es la intensidad de campo eléctrico en ese punto? R: E = 4000 N/C 35. Una carga de – 3 C colocada en el punto A experimenta una fuerza descendente de 6 x 10 -5 N. ¿Cuál es la intensidad de campo eléctrico en el punto A? R: E = 20 N/C, hacía arriba 36. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza que actuaría sobre un electrón ( q = 1.6 x 10-19 C ) si este se encontrara en (a) el punto P del problema 24.1. ó (b) en el punto A en el problema 24.3.? R: (a) F = 6.4 x 10-17 N, arriba, (b) F = 3.2 x 10-18 N, abajo. 37. ¿Cuáles deben ser la magnitud y la dirección de la intensidad del campo eléctrico entre dos placas horizontales para producir una fuerza ascendente de 6 x 10 -4 N sobre una carga de +60 µC? R: E = 10 N/C 38. El campo eléctrico entre dos placas horizontales es de 8 x10 4 N/C. La placa superior esta cargada positivamente y la placa inferior tiene una placa negativa equivalente. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza eléctrica que actúa sobre un electrón que pasa horizontalmente a través de las placas? R: F = 1.28 x 10-14 N, hacía arriba 39. Calcule la intensidad del campo eléctrico en un punto P, situado a 6 mm a la izquierda de una carga de 8 µC ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza ejercida sobre una carga de – 2 nC colocada en el punto P? R: E = 2 x 109 N/C, F = 4 N, hacía la derecha 40. Determine la intensidad del campo eléctrico en un punto P, localizado 4 cm por encima de una carga de – 12 C. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza sobre una carga de + 3 nC colocada en el punto P? R: E = 6.75 x 107 N/C, F = 0.202 N, hacía abajo 41. la figura la intensidad de campo eléctrico, es constante y de magnitud igual a 6x10 4v/m. si se lanza un electrón horizontal con M.R.U. entre las placas A y B. determinar a) La dirección y sentido del campo eléctrico b) La fuerza ejercida sobre el electrón c) Justifique que la fuerza gravitacional que actúa sobre el electrón no es indispensable incluirla en el resultado. d) La reacción respecto al sentido entre ´F y É en ambos casos. e) La fuerza ejercida sobre la carga considerándola como protón. 42. Tres cargas puntuales se localizan en un eje horizontal en el aire y separadas entre si 6cm siendo Q1 y Q3 los extremos del segmento que los une si Q1=Q2=3.2µC. a) ¿Qué magnitud y signo debe tener Q3 para que la intensidad del campo eléctrico en un punto “A” que equidista 10cm de Q1 y Q3 esté dirigida a lo largo de una línea paralela a la que une a las tres cargas?

b)

Si únicamente se conoce Q2 conservando el valor del inciso anterior ¿Qué magnitud y signo deben tener Q1 y Q2 para que la intensidad del campo eléctrico en el punto “A” sea cero? 43. Calcule la intensidad del campo eléctrico en el punto medio de una recta de 70 mm que une a una carga de -60 µC con otra de +40 µC. R: E = 7.35 x 108 N/C hacía la izquierda 44. Una carga de 8 nC se localiza 80 mm a la derecha de una carga de + 4 nC. Determinar la intensidad del campo en el punto medio de una recta que une las dos cargas. R: E = 2.25 x 104 N/C, hacía la izquierda 45. Calcule la intensidad de campo eléctrico en un punto colocado 30 mm a la derecha de una carga de 16 nC y 40 mm a la izquierda de una carga de 9 nC. R: E = 1.094 x 105 N/C hacía la derecha 46. Dos cargas iguales de signos opuestos están separadas por una distancia horizontal de 60 mm. El campo eléctrico resultante en el punto medio de la recta es de 4 x 10 4 N/C. ¿Cuál es la magnitud de cada carga? R: q = 2nC 47. Una carga de 20 µC esta 4 cm arriba de una carga desconocida q. La intensidad eléctrica en un punto situado 1 cm arriba de la carga de 20 µC es de 2.20 x 10 9 N/C y se dirige hacía arriba. ¿Cuáles son la magnitud y el signo de la carga desconocida? R: q = 111.11 µC 48. Una carga de – 20 C se coloca 50 mm a la derecha de una carga de 49 C. ¿Cuál es la intensidad del campo resultante en un punto localizado 24 mm directamente arriba de la carga – 20 C? R: E = 2.82 x 108 N/C,  = 297.30 49. Una carga de + 4 nC esta colocada en x = 0, y una carga de + 6 nC se encuentra en x = 4 cm sobre un eje x. Encuentre el punto donde la intensidad del campo eléctrico resultante es igual a 0. R: x = 1.80 cm 50. Una carga puntual Q=00.5µC se encuentra en el aire, determinar: a) La magnitud de la intensidad del campo eléctrico en un punto que se encuentra a 30cm de la carga b) La magnitud de la fuerza que actuara si en el mismo punto se coloca una carga puntual de Qp=2x10-9C 51. Dos cargas puntuales Q1=0.2µC y Q2=0.05µC, se encuentran separadas en el vacio 10cm: a) Determinar la magnitud de la intensidad de campo eléctrico en el punto medio del segmento que une a las cargas b) Calcular la magnitud de la fuerza resultante que actuaria sobre una tercer carga Q 3=0.04µC colocada en ese mismo punto. c) Graficar sin utilizar escala, la intensidad de campo eléctrico y la fuerza que actuaria sobre la carga Q3 considerando que Q1 y Q2 se encuentran sobre el eje horizontal 52. Se coloca una partícula de 20mg en un campo uniforme con sentido hacia abajo y E=10 3 v/m.

¿Cuántos electrones en exceso deben colocarse en la partícula a fin de que se equilibren las fuerzas gravitacional y eléctrica? 53. Dos cargas puntuales de 6 y - 4µC están separadas en el vacio 10 cm: a) Determinar la magnitud de la intensidad del campo eléctrico en un punto localizado a 8cm de la carga positiva y a 6cm de la carga negativa. 54. La carga eléctrica de una esfera conductora situada en el espacio libre es de 1.2x10 -8C, determinar: a) Densidad de carga, considerando su radio r=15cm b) Intensidad de campo eléctrico originado inmediatamente después de las cargas c) Densidad de flujo para los puntos anteriores d) Densidad de carga a 30cm del centro de la esfera. 55. Se tienen dos placas conductoras paralelas de 10cm de ancho por 20cm de longitud separadas 0.5 cm con aire seco, las placas tienen una carga Q 1=+ 3x10 -10C , determinar: a) Intensidad de campo a 0.2cm de la placa positiva b) Intensidad de campo a 0.2cm de la placa negativa c) La densidad de flujo en los puntos anteriores d) El flujo eléctrico total entre las placas 56. Una esfera de una masa de 0.1g tiene una carga de 3x10 -10C y se sujeta en el extremo de un hilo de seda de 5cm de longitud. El orto extremo está atado a una placa conductora vertical muy grande, que tiene una densidad de carga de 25x10-6C/m2, determinar el ángulo que forma el hilo con la vertical 57. Entre dos laminas planas paralelas, separadas 0.5cm y cargadas con la misma magnitud pero signos contrarios, se abandona un electrón en reposo y haciendo contacto con la placa negativa. Al desplazarse llega a la placa positiva en 0.00002s, sin considerar la aceleración gravitacional, calcular: a) La intensidad del campo eléctrico. b) La velocidad con que arriba a la placa positiva. 58. Una carga de + 5 nC es colocada sobre la superficie de una esfera metálica hueca cuyo radio es de 3 cm. Aplique la Ley de Gauss para hallar la intensidad del campo eléctrico a una distancia de 1 cm de la superficie de la esfera. ¿Cuál es el campo eléctrico en un punto localizado 1 cm dentro de la superficie? R: E = 2.81 x 104 N/C; E=0 59. Dos placas paralelas, ambas de 2 cm de ancho y 4 cm de largo, están colocadas horizontalmente de modo que la intensidad de campo entre ambas es de 10000 N/C hacía arriba. ¿Cuál es la carga en cada placa? R: q = 7.08 x 10-11 C 60. Una esfera de 8 cm de diámetro tiene una carga de 4 C en su superfice. ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico en la superficie, 2 cm fuera de la superficie y 2 cm dentro de la superficie? R: E = 2.25 x 107 N/C; E = 9.99 x 106 N/C; E = 0. 61. ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico a 2 cm de la superficie de una esfera de 20 cm de diámetro, que tiene una densidad de carga superficial de +8 nC/m 2?

R: E = 747 N/C

SEGUNDO PERÍODO TEORÍA 1)

Al aumentar la separación entre dos cargas eléctricas de igual signo y diferente magnitud la energía potencial eléctrica correspondiente…

a) …aumenta 2)

b) …trabajo eléctrico

b) …de una carga positiva

c) …una fuerza eléctrica

c) …de un electrón

b)...potencial eléctrico c)...energía potencial eléctrica

b)

d) …energía eléctrica

d) …de un punto neutro

d)...fuerza eléctrica

c)

d)

Unidades de la energía potencial eléctrica en el S.I.:

a) Ergs 8)

d) …infinito

La energía potencial eléctrica en un punto en una región del espacio, se determina por la siguiente ecuación:

a) 7)

c) …nulo

Trabajo que se realiza para trasladar una carga eléctrica, desde el infinito hasta un punto en el espacio…

a)...energía mecánica 6)

b) …disipativo

“El potencial eléctrico es igual al trabajo por unidad de carga contra las fuerzas eléctricas para desplazar una carga eléctrica +q a un punto en el espacio que proviene...”

a) …del infinito 5)

d) …es cero

Cuando a una carga eléctrica se le aplica una fuerza eléctrica en sentido opuesto a un campo eléctrico desplazándola hacía la carga eléctrica generadora se desarrolla…

a) …un potencial eléctrico 4)

c) …es constante

Al estudiar la energía potencia eléctrica, podemos afirmar que el campo eléctrico, es un campo de fuerzas…

a) …conservativo 3)

b) …disminuye

b) Volt

c) Joule

d) Coulomb

c)...1

d)...1

El trabajo de 1 Joule es equivalente a...

a)...1

b)...1

9)

Trabajo realizado para transportar una carga eléctrica positiva desde una región de potencial cero hasta un punto situado en un campo eléctrico:

a) energía potencial eléctrica

b) potencial eléctrico

c) diferencia de potencial

d) energía potencial gravitacional

10) Si al transportar una carga eléctrica hasta un punto situado en un campo eléctrico, se desarrolla un trabajo de gran magnitud entonces, el potencial eléctrico será… a)...positivo

b)...electronegativo

c)...de magnitud pequeña

d)...cero

11) Producto de la carga eléctrica por el potencial eléctrico: a) energía potencial gravitacional

b) caída de potencial

c) campo eléctrico

d) energía potencial eléctrica

12) “El potencial eléctrico tendrá la misma magnitud en los puntos que se encuentren a la misma distancia medida desde el centro de una carga eléctrica”; este enunciado hace referencia a… a)...un potencial uniforme

b)...una misma diferencia de potencial

c)...una superficie equipotencial

d)...una fuerza nula

13) “Trabajo por unidad de carga positiva realizado por un campo eléctrico para desplazar una carga de prueba +q desde un punto A hasta un punto B en el campo eléctrico”; este enunciado se refiere a… a)...la energía potencial eléctrica

b)...un trabajo desde el c)...la diferencia de punto A al punto potencial entre A B yB

d)...la energía potencial eléctrica entre A y B 14) Para una carga eléctrica positiva que se mueve desde un punto A de mayor potencial a un punto B de menor potencial, el campo eléctrico correspondiente realiza… a)...trabajo positivo

b)...trabajo nulo

c)...trabajo negativo

d)...trabajo variable

15) Para una carga eléctrica negativa que se mueve desde un punto A de mayor potencial a un punto B de menor potencial, el campo eléctrico correspondiente realiza… a)...trabajo nulo

b)...trabajo negativo

c)...trabajo variable

d)...Trabajo positivo

16) Un trabajo de 1 Joule sobre una carga de 1 Coulomb, venciendo la acción del campo eléctrico, define a)...1 Farad

b)...1 Newton

c)...1 Dina

d)...1 Volt

17) Para un sistema de dos cargas eléctricas o más, el potencial eléctrico total es la suma algebraica… a)...del potencial de cada carga

b)...del potencial de cada par de cargas

c)...de todas las cargas d)...de las cargas negativas

18) El potencial eléctrico es una magnitud… a)...Vectorial

b)...Nula

c)...Escalar

d)...Infinita

19) Cuando la energía de un sistema de cargas es negativo, indica que el sistema… a)...pierde energía

b)...gana energía

c)...absorbe energía

d)...genera energía

20) Si una carga eléctrica cede trabajo, el potencial eléctrico es... a)...negativo

b)...igual

c)...positivo

d)...nulo

21) Por convención, el potencial eléctrico a tierra se considera con un valor a)...negativo

b)...cero

c)...uno

d)...constante

22) Una carga eléctrica positiva en un campo eléctrico tiene la tendencia a desplazarse desde un potencial eléctrico… a)...de mayor a menor magnitud

b)...de menor a mayor magnitud

c)...de menor a igual magnitud

d)...de igual a mayor magnitud

23) Una carga eléctrica negativa en un campo eléctrico tiene la tendencia a desplazarse desde un potencial eléctrico… a)...de menor a mayor magnitud

b)...de menor a igual magnitud

c)...de igual a mayor magnitud

d)...de mayor a menor magnitud

24) La energía potencial entre dos cargas eléctricas está en relación inversa a… a)...la carga eléctrica

b)...la constante dieléctrica

c)...el producto de las cargas

d)...la distancia entre las cargas

25) El potencial eléctrico esta en relación inversa a… a)...la energía potencial

b)...la carga eléctrica

c)...la constante k

d)...el trabajo eléctrico

26) Dispositivo utilizado para almacenar cargas eléctricas: a) transformador

b) condensador

c) electroscopio

27) El aire, vidrio, mica y aceite, son ejemplos de...

d) motor

a)…dieléctricos

b)…conductores

c)…resistores

d)…almacenadores

28) La capacidad de almacenar carga eléctrica aumentará en un capacitor al a) …aumentar la distancia entre placas

b) …acercar las placas c) …aumentar la cantidad de dieléctrico entre las placas

d) …disminuir el área de las placas

29) La capacitancia de un condensador esta en relación inversa… a) … a la carga

b) …al dieléctrico

c) …a el área de las d) …al voltaje placas 30) Un condensador que almacena la carga eléctrica de 1 Coulomb, bajo un potencial eléctrico de 1 volt, define… a) …al potencial

b) …a 1 Farad

c) …a 1 Newtonmetro

d) …la diferencia de potencial

c)

d)

31) Unidades de la permitividad en el S.I. : a)

b)

32) Magnitud en electrostática que es adimensional… a) permitividad absoluta

b) permitividad del aire

c) permitividad del vacío

d) permitividad relativa

33) La capacitancia de un condensador de placas paralelas esta en relación directa… a) …a el área

b) …a la distancia

c) … al dieléctrico

d) Permitividad

34) La capacitancia equivalente de un circuito en serie tiene una magnitud, que respecto a cada una de las capacitancias del circuito… a) …es mayor que la menor

b) …es menor que la mayor

c) …es mayor que la mayor

d) …menor que la menor

35) La capacitancia equivalente de un circuito en paralelo tiene una magnitud, que respecto a cada una de las capacitancias del circuito… a) …es menor que la mayor

b) …es mayor que la mayor

c) …es menor que la menor

d) …es mayor que la menor

36) En un agrupamiento de capacitores en serie, la diferencia de potencial en cada capacitor, en comparación con el potencial eléctrico total, es… a) …mayor

b) …menor

c) …igual

d) …cero

37) Es un agrupamiento de capacitores en paralelo, la diferencia de potencial en cada capacitor, en comparación con el potencial eléctrico total, es… a) …menor

b) …igual

c) …cero

d) …mayor

38) Al aumentar la separación entre las placas de un capacitor, la capacitancia… a) …no se altera

b) …aumenta

c) …es constante

d) …disminuye

39) La carga almacenada en un condensador esta en proporción directa con el voltaje a través de… a) …la capacitancia

b) …la permitividad

c) …la distancia

d) …la corriente eléctrica

PROBLEMARIO 62. Una placa cargada positivamente está 30 mm más arriba que una placa cargada negativamente, y la intensidad del campo eléctrico tiene una intensidad de 6 x 10 4 N/C. ¿Cuánto trabajo es realizado por el campo eléctrico cuando una carga de + 4 µC se mueve desde la placa negativa hasta la placa positiva? R: EP = -7.20 mJ 63. La intensidad del campo eléctrico entre dos placas paralelas separadas 25 mm es 8000 N/C. ¿Cuánto trabajo realiza el campo eléctrico al mover una carga de – 2 µC desde la placa negativa hasta la placa positiva? ¿Cuánto trabajo es realizado por el campo al llevar la misma carga de regreso a la placa positiva? R: EP = + 4.00 x 10-4 J, EP = - 4.00 x 10-4 J 64. ¿Cuál es la energía potencial de una carga de + 6 nC localizada a 50 mm de una carga de + 80 µC? ¿Cuál es la energía potencial si la misma carga esta a 50 mm de una carga de – 80 µC? R: EP = + 86.4 mJ, EP = - 86.4 mJ 65. Una carga de + 8 nC se coloca en un punto P, a 40 mm de una carga de + 12 µC. ¿Cuál es la energía potencial por unidad de carga en el punto P en Joule por Coulomb? ¿Sufrirá algún cambio si se quita la carga de 8 nC? R: EP = 2.70 x 106 J/C, no 66. ¿Qué cambio se registra en la energía potencial cuando una carga de 3 nC que estaba a 8 cm de distancia dde una carga de – 6 µC se coloca a 20 cm de distancia de esta? ¿Hay un incremento o una disminución en la energía potencial? R: EP = + 1.22 J, incremento 67. La energía potencial de un sistema constituido por dos cargas idénticas es de 4.5 mJ cuando la separación entre ellas es de 38 mm ¿Cuál es la magnitud de cada carga? R: q = 139 nC 68. Determinar el potencial en el punto A que esta a 50 mm de una carga de – 40 µC ¿Cuál es la energía potencial si una carga de + 3 µC se coloca en el punto A? R: V = - 7.20 MV, EP = -21.6 J 69. Una carga de + 45 nC se encuentra 68 mm a la izquierda de una carga de – 9 nC ¿Cuál es el potencial en un punto que se encuentra 40 mm a la izquierda de la carga de – 9 nC? R: V = 12.4 kV 70. Los puntos A y B están a 40 y 25 mm de una carga de + 6 µC, respectivamente ¿Cuánto trabajo es necesario hacer contra el campo eléctrico (por medio de fuerzas externas) para trasladar una carga de + 5 µC del punto A al punto B? R: Trabajo AB = + 4.05 J 71. Una carga puntual de 2µC se encuentra situada en el vacío y a cinco centímetros se coloca otra carga de 0.05µC: a) Determinar la energía potencial de sistema.

b) c) 72. a) b) c) 73.

Al retirar radialmente la segunda carga a 3cm de su posición inicial, determinar el incremento de energía potencial. Explica de acuerdo al inciso anterior si el sistema perdió ó gano energía. Una carga puntual de – 2x10-6C se encuentra en el vacío: Determinar el potencial eléctrico en un punto a 2cm de distancia. Si la carga se retira radialmente a 2.5cm, determinar la diferencia de potencial con respecto al punto anterior. Establecer si el sistema gano o perdió energía.

Dos cargad de 6x10-6C y – 3x10-6C están separadas 0.6m: Determinar el valor absoluto en el punto medio entre las cargas. ¿Cuánto trabajo se requiere para desarrollar para transportar una carga de --3x10 -6Cdesde el infinito hasta el punto medio del punto anterior?

74.

Tres cargas puntuales de 3x10-7C están colocadas en los vértices de un triangulo equilátero cuyos lados tienen un metro de longitud. Determinar la energía potencial del sistema.

75.

Cargas puntual de de 2x10-9C están situada en tres vértices de un cuadrado de 20cm de lado. Determinar el potencial eléctrico en el cuarto vértice y en el centro del cuadrado.

76.

Una cargaQ1=0.2µC con una separación de 5cm. Determinar un punto en la línea que une sus centros de carga donde el potencial sea nulo.

77.

Una esfera conductora cargada, constituye en su parte externa una superficie equipotencial.

78.

Determina la ecuación para obtener el valor de ese potencial. a)Si la esfera es hueca, qué valor tiene el potencial en su centro, explique su razonamiento. 79. Si la esfera es solida, que valor tiene el potencial en su centro, explique su razonamiento. 80.

Determinar la capacitancia de una esfera conductora de 15cm de radio situada en el aire, si al ministrarle una carga de 2x10-10C origina un potencial en su superficie de 11.98V.

81.

Determinar el radio que debe tener una esfera conductora, para que su capacitancia sea de 1 Farad y: Establezca la relación de su radio y el radio terrestre. Si en primer lugar, en el problema se utilizara una esfera hueca y después una sólida, en cuanto variara el radio; explique sus razones.

a) b)

82.¿Cuál es la carga máxima que puede acumularse en una esfera metálica de 30 mm de diámetro rodeada de aire? R: Q = 75 nC 83.¿Cuál será el radio de una esfera de metal en el aire si ésta pudiera contener teóricamente una carga de 1 C? R: r = 54.8 mm

84.Una diferencia de potencial de 110 V se aplica a través de las placas de un condensador de placas paralelas. Si la carga total en cada placa es de 1200 C, ¿Cuál es la capacitancia? R: C = 10.9 F 85.¿Qué diferencia de potencial se requiere para almacenar una carga de 800 C en un condenador de 40 F? R: V = 20 V 86.Un condensador esférico tiene un radio de 50 mm y esta rodeado por un medio cuya permitividad es de 3 x 10-11 C2/Nm. ¿Cuánta carga se puede transferir a esta esfera con una diferencia de potencial de 400 V? R: Q = 4.71 x 10-14 C 87. Dos placas conductoras de 5 cm de ancho por 15cm de largo c/u, se colocan paralelamente y entre ellas existe aire seco. Al ministrarle la misma densidad de carga a cada placa α=4.42x10 6 C/m2 pero con cargas de signos opuestos, se mide una diferencia de potencial entre placas de 1000v: a) Determinar la capacidad del sistema. b) Obtener el espesor del dieléctrico. 88.

Determinar la capacitancia de un par de placas paralelas de 0.05m de ancho y 15m de largo c/u si están separadas por un espesor de aire de 2mm.

89.

Con dos placas metálicas circulares se construye un capacitor de 1µF, la distancia entre las placas es de 1mm y el dieléctrico es de aire. Determinar el radio de cada placa.

90. a) b)

Una capacitor consta de dos laminas paralelas de 25cm 2 de superficie cada una, separadas por una distancia de 0.2cm. el dieléctrico tiene una permitividad relativa de 5, si entre placas se ministra una diferencia de 300V, determinar: La capacitancia del sistema. La carga sobre cada carga.

a) b)

Un capacitor de placas paralelas tiene un área afectiva de 2m 2 con una separación de 3mm, el dieléctrico original es de aire seco y se ministra una carga suficiente para originar una diferencia de 2500V. Al introducirse el capacitor en aceite para transformador, su diferencia do potencial disminuye a 1116V. Determinar la permitividad relativa y absoluta del aceite. Dos láminas paralelas de 100cm2 de superficie tienen cargas de la misma magnitud pero de signos contrarios de 10-7C. el espacio entre las placas está ocupado por un dieléctrico y la intensidad del campo dentro del mismo es de 3.3x1010 V/m, obtener: La permitividad del dieléctrico. La carga total inducida sobre cada cara del dieléctrico.

a) b)

Un capacitor consta de dos láminas paralelas de 50cm 2 de superficie de cada una, separadas por una distancia de 0.2cm. la sustancia interpuesta entre las placas tiene un coeficiente dieléctrico de (permitividad relativa) 2.3. las laminas están conectadas a una fuente de 1500V: ¿Qué carga se acumula en cada placa? Determinar la energía del capacitor cargado.

a) b)

Dos placas metálicas circulares de 10cm de radio, se encuentran separadas por un milímetro de aire seco, la diferencia de potencial entre ellas es de 500V, determinar: La energía potencial adquirida. La constante dieléctrica de una sustancia que al introducirse modifica la capacitancia a 5x10 -9F.

91.

92.

93.

94.

95. a) b) c) d) 96.

Determinar la capacitancia total o equivalente de los capacitores: c1=2µF, c2=4µF, c3=8µF agrupados en paralelo y conectados a una batería con E=700V, determinar: La capacidad total. La carga total y en cada uno de los capacitores, verificando que : Qt =Q1+ Q2+ Q3 La caída de potencia en cada capacitor y compararla con la FEM para verificar que E= u1 = u2 = u3 La energía almacenada en cada capacitor y la energía ministrada por la fuente, verificando que Wt= W1 + W2 + W3. Un capacitor C1=10µF se carga con una fuente de E=100v y otro capacitor C2=5µF se le proporciona una carga Q2=100µC después los capacitores se conectan en paralelo, determinar las nuevas cargas asi como la diferencia de potencial en cada capacitor.

97.Las placas de un condensador están separadas 3 mm y tienen un área de 0.04 m 2. ¿Cuál es la capacitancia si el dieléctrico es aire? R: C = 118 pF 98.Un condensador, cuyas placas tienen un área de 0.06 m 2 y una separación de 4 mm entre ellas, tiene una diferencia de potencia de 300 V cuando el dieléctrico es el aire ¿Cuál es la capacitancia con la mica, de permitividad relativa igual a 5? R: C = 133 pF, C = 664 pF 99.Determine la capacitancia de un condensador de placas paralelas si el área de cada placa es de 0.08 m2, la separación entre las placas es de 4 mm y el dieléctrico es (a) aire ó (b) papel recubierto de parafina, permitividad relativa igual a 2. R: C = 177 pF C = 354 pF 100.

101.

Se desea fabricar un condensador de placas paralelas con capacitancia de 2 nF, utilizando mica (permitividad relativa igual a 5) como dieléctrico de modo que pueda soportar una diferencia de potencial máxima de 3000 V. La rigidez dieléctrica de la mica es de 200 MV/m. ¿Cuál es el área mínima que pueden tener las placas del condensador? R: A = 6.78 x 10-4 m2 Determine la capacitancia efectiva de un condensador de 6 C y otro de 15 C conectados en (a) serie y (b) en paralelo. R: (a) Ce = 4.29 F, (b) Ce = 21.0 F

102.

¿Cuál es la capacitancia equivalente para capacitores de 4, 7 y 12 F conectados en (a) en serie y (b) en paralelo? R: (a) Ce = 2.1 F, (b) Ce = 23 F

103.

Determine la capacitancia equivalente para condensadores de 2, 6 y 8 F conectados en (a) serie y (b) paralelo. R: (a) Ce = 1.26 F, (b) Ce = 16 F

104.

Dos capacitores de 20 y 60 F están conectados en paralelo. Después la pareja se conecta en serie con un capacitor de 40 F. ¿Cuál es la capacitancia equivalente? R: Ce = 26.66 F

105.

Si se establece una diferencia de potencial de 80 V a través de los capacitores del problema 26.22., ¿cuál será la carga en el capacitor de 20 F, ¿cuál será la carga en el capacitor de 40 F? R: C1 = 533.33 C, C3 = 2133.33 C

106.

Calcule la capacitancia equivalente de un circuito en el cual un capacitor de 6F está conectado en serie con dos capacitores en paralelo cuyas capacitancias son de 5 y 4 F. R: Ce = 3.6 F

107.

¿Cuál es la capacitancia equivalente para el circuito ilustrado en la figura 1?

R: Ce = 6 F

108. Un condensador de C1 = 6 F y otro de C2 = 3 F están conectados en serie con una batería de 24 V ¿Cuáles son la carga y el voltaje a través de cada condensador? R: V1 = 8 V, Q1 = 48 C; V2 = 16 V, Q2 = 48 C 109. Si los capacitores de 6 y 3 F del problema 26.27 se vuelven a conectar, ahora en paralelo, con una batería de 24 V, ¿Cuáles serán la carga y el voltaje a través de cada capacitor? R: Ce = 9  F; Q1 = 144  C, V1 = 24 V; Q2 = 72  C, V2 = 24 V 110. Determinar la capacitancia equivalente para todo el circuito mostrado en la figura 2 ¿Cuál es la carga total sobre la capacitancia equivalente? R: Ce = 1.74 F, Q = 20.9 C

Figura 1

Figura 2

111. ¿Cuánta energía potencial se encuentra almacenada en el campo eléctrico de un condensador de 200 F cuando este se carga con un voltaje de 2400 V? R: Ep = 576 J 112. ¿Cuál es la energía almacenada en un capacitor de de 25 F cuando la carga en cada una de sus placases de 2400 C? ¿Cuál es el voltaje a través del capacitor? R: Ep = 115.2 mJ, V = 96 V 113. ¿Cuánto trabajo se requiere para cargar un condensador hasta una diferencia de potencial de 30 kV si hay 800 C en cada placa? R: Ep = 12 J

114. Las placas paralelas de un capacitor tienen un área de 4 cm 2 y una separación de 2 mm. Un dieléctrico cuya permitividad relativa es de 4.3 se coloca entre las placas y el capacitor se conecta a una batería de 100 V. ¿Cuánta energía se almacena en el capacitor? R: Ep =38.1 nJ

115. Un desfribilador médico usa un capacitor para reanimar a las víctimas de ataques cardiacos. Suponga que un capacitor de 65 F de uno de esos aparatos se carga hasta 5000 V. ¿Cuál es la energía total almacenada ?. Si el 25% de esa energía pasa a través de una víctima en un tiempo de 3 ms, ¿Qué potencia se ha descargado? R: Ep = 812.5 J, P = 6.77 x 104 W 116. Un capacitor de 3 F y un capacitor de 6 F están conectados en serie a una batería de 12 V. ¿Cuál es la energía total del sistema que se ha almacenado? ¿Cuál es la energía total si la conexión se realiza en paralelo? ¿Cuál es la energía total para cada una de esas conexiones si se usa mica (permitividad relativa de 5) como dieléctrico en cada uno de los capacitores? R: Sin mica: Ep = 0.144 mJ en serie, Ep = 0.648 mJ en paralelo; Con mica: Ep = 0.720 mJ en serie, Ep = 3.240 mJ en paralelo

TERCER PERIODO

117. ¿Cuántos electrones circulan cada segundo por un punto dado, en un alambre que conduce una corriente de 20 A?. ¿Cuánto tiempo se necesita para que pasen 40 C de carga por ese punto? R: n = 1.25 x 1020 electrones, t = 2 s 118. Calcule la corriente en Ampere cuando 600 C de carga pasan por un punto dado en 2 minutos. R: I = 5.75 A 119. ¿Cuál es la caída de potencial a través de un resistor de 4  cuando pasa por él una corriente de 8 A? R: V = 32 V 120. Calcula la corriente que pasa por un resistor de 5  a través del cual hay una caída de potencial de 40 V. R: I = 8 A 121. ¿Cuánta fem se requiere para que pasen 60 mA a través de una resistencia de 20 k? Si se aplica esa misma fem a una resistencia de 300 , ¿Cuál será la nueva corriente? R: V = 1200 V, I = 4 A 122. Una lámpara eléctrica tiene un filamento de 80  conectado a una línea de 100 V de cd ¿Cuánta corriente pasa por el filamento? ¿Cual es la potencia disipada en Watt (W)? R: I = 1.38 A, P = 151.25 W

123. Un generador de 120 V de cd suministra 2.4 kW a un horno eléctrico ¿Cuánta corriente le proporciona? ¿De cuánto es la resistencia? R: I = 20 A, R = 6  124. Un motor de 120 V consume una corriente de 4 A ¿Cuánta energía eléctrica, en Joule, (J), utiliza en 1 hora? ¿Cuánta en kilowatt-hora, (kWh)? R: E = 1.73 MJ, E = 0.48 kWh

125. ¿Qué longitud de alambre de cobre (  = 1.78 x 10-8 m ) de 1.2 mm de diámetro se necesita para fabricar un resistor de 20  a 20 0C? ¿Qué longitud de alambre, del mismo diámetro, de nicromo (  = 100 x 10-8 m) se requiere? R: L = 1270.7 m, L = 22.62 m 126. Hallar la resistencia de 40 m de alambre de tungsteno cuyo diámetro es de 0.8 mm a 20 0C ( = 5.5 x 10-8 m ) R: R = 4.8  127. ¿Cuál es la resistencia de 200 pies (ft) de alambre de hierro (  = 9.5 x 10-8 m ) con un diámetro de 0.002 pulgadas (in) ? R: R = 2857.3  128. Una fuente de 115 V de fem esta conectada a un elemento calefactor formado de una bobina de alambre de nicromo (  = 100 x 10-8 m ) de 1.2 mm2 de sección transversal ¿Cuál debe ser la longitud del alambre para que la potencia disipada sea de 800 W? R: L = 19.84 m 129. Si la resistencia de un conductor es de 100  a 20 0C y 116  a 60 0C ¿Cuál es su coeficiente de temperatura? R:  = 4 x 10-3 /0C 130. Los devanados de cobre de un motor experimentan un incremento del 20 % en su resistencia respecto de su valor a 20 0C ¿Cuál es la temperatura de operación? (  = 0.0043 /0C ) R: t = 66.5 0C 131. Un resistor de 5  esta conectado en serie con otra de 3  y una batería de 16 V ¿Cuál es la resistencia efectiva y cual es la corriente eléctrica en el circuito? R: Re = 8 , I = 2 A 132. Un resistor de 18  y otro de 9  se conectan primero en paralelo y después en serie con una batería de 24 V ¿Cuál es la resistencia efectiva de cada conexión? Sin considerar la resistencia interna de la batería, ¿Cuál es la corriente total que suministra la batería en cada caso? R: Re = 6 , I = 4 A; Re = 27 , I = 0.899 A 133. Un resistor de 8  y otro de 3  se conectan primero en paralelo y después en serie con una fuente de de fem de 12 V. Determinar la resistencia efectiva y la corriente total en cada conexión. R: Re = 2.18 , I = 5.5 A; Re = 11 , I = 1.09 A 134. Tres resistores de 4, 9 y 11  se conectan primero en serie y después en paralelo. Determinar la resistencia efectiva de cada conexión. R: Re = 24 , Re = 2.21 

135. Determine la resistencia equivalente del circuito que se muestra en la figura. R: Re = 2.22

136. Si se aplica una diferencia de potencial de 12 V a los extremos libres de la figura anterior, ¿Cuáles serán la corriente y el voltaje a través del resistor de 2 ? R: I = 1.60 A, V = 3.2 V 137. Una resistencia de 6  se conecta a través de una batería de 12 V que tiene una resistencia interna de 0.3  ¿Cuánta corriente se suministra en el circuito? ¿Cuál es la diferencia de potencial en las terminales? R: I = 1.9 A, V = 11.4 V 138. La diferencia de potencial a circuito abierto de una batería es de 6 V. La corriente suministrada a un resistor de 4  es de 1.4 A ¿Cuál es la resistencia interna? R: r = 0.286  139. Determine la corriente total y la corriente que pasa por cada resistor de la figura cuando  = 24 V, R1 = 6 , R2 = 3 , R3 = 1 , R4 = 2  y r = 0.4  R: I = 15 A, I1 = 2 A, I2 = 4 A, I3 = 6 A, I4 = 9 A 140. Aplique la 2a. Ley de Kirchhoff a la malla de corriente de la figura ¿Cuál es el voltaje neto en la malla? ¿Cuál es la caída IR neta? ¿Cuál es la corriente en la malla? R:  = 16 V, IR = 16 V, I = 2 A 141. Aplique las leyes de Kirchhoff y resuelva para obtener las corrientes en todo el circuito mostrado en la figura. R: I1 = 190 mA, I2 = 23.8 mA, I3 = 214 Ma 142. Un alambre de tungsteno tiene un milímetro cuadrado de sección transversal y en una longitud de 80 cm se mide una resistencia de 0.044 Ohm. Determine la resistividad del tungsteno.

143. Una plancha con una potencia de 1200W, se conecta a una línea de 120 V durante 40 minutos. Determinar. a) La cantidad de calor que se obtiene en teoría b) ¿Qué valor tiene la energía eléctrica ministrada? c) ¿Qué resistencia tiene el alambre con que fue construida? 144. Determine la resistencia equivalente en la combinación que se muestra en la figura, así como la diferencia de potencial en los extremos del circuito, si la corriente en el extremo es de 60 A. 12Ω 60 A

3Ω

6Ω 4Ω

5Ω

20Ω

145. Se conectan en serie 3 resistores, R1=3 0hm, R2= 1 0hm y el valor de R3 no se conoce. Al conectar una fuente de de 12v, el voltímetro, en paralelo con R1, marca una lectura de 6v. Determine el valor de la resistencia desconocida. R1

R2

R3

6v 12v

146. La resistencia de una bobina de cobre es de 3.35 Ohm a 0 0 ¿Cuál será su resistencia a 600? para el cobre α= 4.3 x 10-3 0 C-1.

“CUESTIONARIO DE FÍSICA III” ESCRIBA EN LOS ESPACIOS EN BLANCO LA(S) PALABRA(S) O FRASE QUE COMPLEMENTEN LA ORACIÓN.

1.

Si frota una barra de ebonita con un trozo de piel, la piel tendrá un déficit de ________

2.

Cargas eléctricas de signos ____________ se atraen.

3.

En un átomo los _____________ no tienen carga eléctrica.

4.

La masa de un protón es de __________________ kg.

5.

El vector intensidad de campo eléctrico se grafica _______________ en cualquier punto de una línea de fuerza eléctrica.

6.

Para determinar la magnitud de la intensidad de campo eléctrico que una carga puntual origina en un punto aplicamos E=K Q/r2, pero también podemos utilizar: ___________.

7.

Cuando el vidrio se carga eléctricamente pro frotamiento con seda, pierde __________.

8.

Si se electriza por contacto una esfera de sauco con una barra de ebonita y al acercarla a la malla del generador de Van de Graaff es repelida, la malla tiene una carga de signo._____________________.

9.

Normalmente al cargarse eléctricamente un cuerpo pierde o gana electrones, pero en la electrización por influencia no, ya que se comporta como un ____________ eléctrico

10.

Los focos en una habitación suelen conectarse en ______________________________.

11.

En un resistor ________________________ representa el trabajo para desplazar a la unidad de carga de un extremo a otro del resistor.

12.

En un circuito de resistores en paralelo la resistencia equivalente es igual a la _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________.

13.

En los bornes de una fuente se pueden medir dos tensiones; una sin carga llamada________________ y otra con carga llamada__________________________.

14.

La segunda ley de Kirchhoff es una aplicación de la ley de _______________________.

CONTESTE LOS REACTIVOS EN FORMA BREVE Y CLARA. I.

Mencione por lo menos tres transductores que proporciones energía eléctrica ________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ _________________________________________________________

II.

Atendiendo a la polaridad y magnitud de la corriente eléctrica ¿Cómo se clasifica la corriente electrica? ____________________________________________________________________________ __________________________________________________________

III.

Exprese con sus propias palabras la Ley do Ohm________________________________ ____________________________________________________________________________ __________________________________________________________________

IV.

A que se le da el nombre de rendimiento _____________________________________ ________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________

V.

Exprese con sus propias palabras la Ley de Joule._______________________________ ________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________

VI.

¿Qué es un transductor?__________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________

VII.

En su práctica de laboratorio ¿Cómo se llevo a cabo la electrización por contacto? ________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________

VIII.

IX.

¿Qué tipo de transductor se uso en el laboratorio para transformar la energía química en eléctrica?____________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ¿Qué características tiene una línea de fuerza? ________________________________ ________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________

X.

XI.

XII.

Explique una forma para explicar en el laboratorio la ley de interacción entre cargas eléctricas.____________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Como se verifico en el laboratorio la electrización por contacto, sin olvidar cómo se comportan las cargas._____________________________________________________ _______________________________________________________________________ Escriba tres características de las líneas e fuerza eléctrica.________________________ _______________________________________________________________________

XIII. ESCRIBE EN EL PARÉNTESIS LA LETRA CORRESPONDIENTE A LA RESPUESTA CORRECTA.

( ) 1-La expresión F/Q nos determina la magnitud de la: a) intensidad de campo eléctrico c) fuerza gravitacional

b) fuerza coulombiana d) carga eléctrica de un cuerpo

( ) 2- En la electrización por influencia de un cuerpo que originalmente se encuentra neutro: a) gana electrones c) gana protones

b) pierde electrones d) no pierde ni gana electrones

( ) 3- Cuando un cuerpo está cargado eléctricamente, origina en cada punto del espacio. a) una fuerza gravitacional c) una carga de singo contrario

b) una intensidad de campo eléctrico d) una carga de prueba

( ) 4- El vanadio tiene cinco electrones en su última orbita, comportándose como: a) semiconductor

b) aislante

c) conductor

d) gas noble

( ) 5- La expresión K Q1Q2/r2 expresa matemáticamente: a) la ley de gravitación c) la intensidad de campo eléctrico eléctricas

b) principio de conservación de la carga d) ley de interacción de las cargas

( ) 6- Si la corriente eléctrica mantiene su magnitud y su polaridad se le llama corriente: a) continua

b) directa

c) alterna

d) pulsante

( ) 7- La resistencia especifica o resistividad se mide en: a) Ohms

b) Mohs

( ) 8- Modelo matemático de la ley de Ohm:

c) Ohms metro

d) Siemens

a) V α I

b) V = I

c) V = I / R

d) V = R / I

( ) 9- Un caballo de potencia equivale a: a) 1000W.h

b) 736W.h

c) 746W.h

d) 4.18W.h

( ) 10- En un electrolito la corriente eléctrica se realiza a base de: a) radicales c) electrones

b) iones metálicos d) protones

Escriba en el paréntesis el número que corresponda.

( )- Unidades de la resistencia eléctrica ( )- Primera ley de Kirchhoff

1- Cero 2- Volt 3- Corriente máxima

( )- Al balancear el puente Wheatstone el Galvanómetro debe medir 4- Σ I entrada = Σ I salida ( )- Unidad internacional para medir la Intensidad de corriente eléctrica 5- Watts ( )- En el Sistema Internacional la potencia eléctrica se mide en

6- Ampere 7- Ohms

Escriba en el paréntesis el número que corresponda. ( )- Unidad S. I. de carga

1- positiva

( )- Valor de K0 electrostática

2- coulomb 3- -1.6x1019 C

( )- Ultima orbita de un átomo Aislante 4- 6 electrones ( )- Carga eléctrica del electrón en S. I. 5- neutra

( )- Signo de la carga de prueba. 6- 9x109 Nm2/C2 7- 9x10-9 Nm2/C2 8- 3 electrones 9- -1.6 x10-19 C 10- Unidad atómica de carga