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• Leonardo Gomez

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Departamento de F´ısica, UTFSM

F´ısica General II / Prof: A. Brunel.

F´ISICA GENERAL II GU´IA 9 - Inductancia y circuitos RL. Objetivos de aprendizaje. Esta gu´ıa es una herramienta que usted debe usar para lograr los siguientes objetivos: Definir y comprender el concepto de inductancia. Determinar la relaci´on entre corriente y voltaje en una inductancia. Resolver circuitos RL.

I. Preguntas Conceptuales. Responda usando argumentos t´ecnicos las siguientes preguntas. Ap´oyese en gr´aficos y ecuaciones seg´ un corresponda. Sea preciso y claro en sus respuestas. (1) ¿Qu´e par´ametros afectan la inductancia de una bobina? (2) Dos bobinas solenoidales, A y B, se enredan con iguales longitudes de un mismo tipo de alambre. La longitud del eje de cada bobina es grande comparada con su di´ametro. La longitud axial de la bobina A es el doble de la de B, y al bobina A tiene el doble de vueltas que la bobina B. ¿Cu´al es la relaci´on entre la inductancia de la bobina A respecto de la inductancia de la bobina B? (3) ¿De qu´e par´ametros depende la energ´ıa almacenada en un inductor? (4) Explique las similitudes y diferencias de la energ´ıa almacenada en campo el´ectrico de un condensador cargado y la energ´ıa almacenada en el campo magn´etico de una bobina portadora de corriente. (5) Explique como funciona un oscilador LC, ¿De qu´e depende el per´ıodo del oscilador? ¿a qu´e corresponde el per´ıodo?

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F´ısica General II / Prof: A. Brunel.

II. Problemas propuestos. (1) Por un solenoide de largo L, radio R (L >>> R) y N vueltas, circula una corriente igual a: i(t) = α · t2 (α > 0, el tiempo medido en segundos). Si el solenoide se llena con una material ferromagn´etico de constante de permeabilidad magn´etica Km = π5 ¿Cu´al es la energ´ıa magn´etica, UB (t), en el solenoide en el instante t = 2[s]? (2) Un alambre infinito est´a dispuesto a lo largo del eje z, por el cual circula una corriente I. En el plano y-z, a una distancia “a” del alambre, se encuentra una espira cuadrada de lado ”a” (ver figura). ¿Cu´al es la inductancia mutua entre el alambre y la espira cuadrada?

.. .

a a 






(4) En el circuito de la figura, el interruptor S est´a inicialmente abierto y se cierra en el instante t = 0[s]. R =2 [Ω Ω] ε = 12 [V]

-_-

R=6 [Ω Ω] 

+

L =0,1[H]

R =2 [Ω Ω]

R=6 [Ω Ω]

Determine: a) Justo despu´es que se cierra el interruptor la potencia entregada por al bater´ıa. b) Luego de una hora la energ´ıa acumulada en la bobina.



a

b) Si a trav´es de los terminales (1’ y 2’) de la bobina II circula una corriente I2 que cambia en el tiempo seg´ un: I2 (t) = 3t. Entonces, en el instante t = 2[s], la “fem¨ınducida entre los terminales 1 y 2, de la bobina I, es:

.. .

(3) La figura muestra un sistema formado por dos bobinas solenoidales coaxiales de radios R1 y R2 y ambas de longitud h, tal que R1 < R2 y R2