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• Martha Lucia Tovar

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Página Principal  Mis cursos  ESTUDIOS A DISTANCIA  PREGRADOS  PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL

 CUARTO SEMESTRE  Física electricidad y magnetismo IC B [B-1]  Primer corte 30%  Primer Parcial Comenzado el domingo, 9 de febrero de 2020, 20:24 Estado Finalizado Finalizado en domingo, 9 de febrero de 2020, 21:51 Tiempo empleado 1 hora 26 minutos Cali cación 8.50 de 50.00 (17%)

Pregunta 1

Incorrecta

Puntúa 0.00 sobre 3.00

Un capacitor se carga colocando dos cargas Q y -Q en sus placas. Cuál de las siguientes a rmaciones es correcta? Seleccione una:

a. La energía almacenada es QV/2 b. El potencial en el capacitor es QC c. La energía almacenada es C/2V^2 d. La energía almacenada es Q^2C/2 Como la capacitancia es C=Q/V, el potencial es V=Q/C y la energía almacenada que es potencial, 2

U=QV/2, entonces U=Q /2C.

e. El potencial en el capacitor es C/Q

La respuesta correcta es: La energía almacenada es QV/2

/

Pregunta 2

Incorrecta

Puntúa 0.00 sobre 3.00

Como se muestra en la gura se colocan cargas de 10uc y -20uc. ¿En cuál o cuáles de las regiones I, II y III, debe ubicarse una carga de -5uc para que la fuerza sobre ella se diriga siempre a la derecha? _________I__________ ____________II________ _________III__________ _________________-20uc_________________10cu____________________ Seleccione una:

a. En la parte III b. En la parte I y III c. En la parte II y III

d. En la parte II e. En la parte I

La fuerza que resultaría por la presencia de las dos cargas, en la zona I sería a la derecha, en la II, a la izquierda y en la 3, a la derecha; pero como la garga que se ubica es negativa, cambia el sentido de fuerza, y sólo sería hacia la derecha en la parte II. La respuesta correcta es: En la parte II

/

Pregunta 3

Incorrecta

Puntúa 0.00 sobre 3.00

Entre dos puntos A y B separados una distancia s existe un campo eléctrico E uniforme dirigido de A a B. En el punto A se encuentra la carga q de masa m sin velocidad inicial. ¿Cuál es la diferencia de potencial entre A y B? Seleccione una:

a. Eq b. Eq/s c. Eqs d. Es e. 2Eqs/m

El trabajo es FX donde X es la distancia recorrida s, el campo eléctrico E=F/q, por lo que W=Eqs y como potencial es V=W/q entonce V=Es. La respuesta correcta es: Es

/

Pregunta 4

Incorrecta

Puntúa 0.00 sobre 3.00

Un capacitor de placas paralelas está conectadoa una bateria que tiene un voltaje constante entre sus terminales. Si entonces se separan las placas del capacitor: Seleccione una:

a. El campo eléctrico permanece constante, pero la carga en las placas disminuye. b. Aumenta tanto el campo eléctrico como la carga en las placas. c. El campo eléctrico permanece constante, pero la carga en las placas aumenta.

d. El campo eléctrico aumenta, pero la carga en las placas disminuye. e. Disminuye tanto el campo eléctrico como la carga en las placas.

Como la distancia entre placas aumenta pero el potencial se mantiene constante, tanto el campo eléctrico como la carga en las placas disminuyen. La respuesta correcta es: Disminuye tanto el campo eléctrico como la carga en las placas.

/

Pregunta 5

Parcialmente correcta

Puntúa 2.50 sobre 5.00

Un electrón parte del reposoen un campo eléctrico y alcanza una energía cinética de4,5X10

-16

Julios después de recorrer 12cm. ¿Cuál es la magnitud del

campo eléctrico y qué tiempo emplea en recorrer los 12cm? Seleccione una:

a. E= 23437,5v/m t=0,24s b. E= 3,75Exp-15v/m t=4,76Exp10s c. E= 1Exp-7N/c t=1787,8s d. E= 23437,5v/m t= 7,6ns e. E= 7,45Exp-4N/c t=0,24s

Se sabe que es un electrón, por lo que se conoce la masa y la carga. e-

-31

m = 9,11x10

kg

-19

q= 1,6x10

c

Como se conoce la variación de su energía cinética se conoce el trabajo, ya que los dos tienen el mismo valor, y con él, se puede calcular el potencial eléctrico. ΔK = Kf – Ko donde Ko= OJ porque el protón parte del reposo ΔK = 4,5X10

-16

J=W

Luego el potencial eléctrico es: V= w/qo V= 4,5X10

-16

-19

J/1,6x10 c

V= 2812,5v Y como V=Ed, y la distancia recorrida son 12cm, el campo eléctrico es: E= V/d E= 2812,5v/0,12m E= 23437,5v/m El tiempo que emplea en recorrer esos 12cm, requiere de conocer la aceleración y la velocidad nal. La aceleración se despeja del campo eléctrico. E=F/qo E=ma/qo a= Eqo/m -19

a= 23437,5v/m1,6x10 2

-31

c/9,11x10

kg /

15

2

a= 4,12x10 m/s

Y la velocidad nal se despeja de la energía cinética nal K= 2

2

½mv

v = 2K/m 2

-16

v = 2(4,5 X 10 2

14

-31

J)/9,11x10 2

2

kg

v = 9,879x10 m /s 7

v= 3,14x10 m/s Y el tiempo se despeja de: a= (vf - vo)/ t t = (vf

- vo)/a

7

15

2

t= (3,14x10 m/s - 0m/s)/4,12x10 m/s -9

t= 7,6x10 s t= 7,6ns También puede solucionarse, hallando primero la velocidad nal, y con ella, la inicial y la distancia, se calcula la aceleración, y el tiempo; depués, con la aceleración y la masa, la fuerza, y con ésta y la carga del protón, el campo eléctrico. 2

v = 2K/m (velocidad nal) 2

2

v = vo +2ax (para despejar aceleración) 2

2

a= (vf -vo )/2x (aceleración) a= (vf - vo)/ t t = (vf

- vo)/a (tiempo)

E= F/q = ma/q (Campo eléctrico) La respuesta correcta es: E= 23437,5v/m t= 7,6ns

/

Pregunta 6

Incorrecta

Puntúa 0.00 sobre 6.00

Cuatro capacitores están conectados como se muestra en la

gura. Si ΔV=60v, C1=8µf,

C2=12µf, C3=6µf y C4=9µf. ¿Cuánta carga almacena el capacitor C2?

Seleccione una:

a. Q= 3,54Exp-3c b. Q= 2,95Exp-4c c. Q= 8,17Exp-4c d. Q= 1,31Exp-4c

Para poder determinar la carga almacenada en el capacitor C2, es necesario conocer primero la carga total del arreglo, y para eso debe hallarse la capacitancia equivalente. Primero deben reducirse los capacitores 8µf y 12µf, a un sólo capacitor, como están en serie, la capacitancia sería: Ceq1= 1/((1/ 8µf) +(1/12µf)) Ceq1= 4,8µf Luego este capacitor se suma en paralelo con el de 6µf, que queda: Ceq2= 4,8µf + 6µf Ceq2= 10,8µf Y para hallar la capacitancia equivalente total del arreglo, se suman en paralelo la Ceq2 y 9µf. Ceq= 1/((1/ 10,8µf) +(1/9µf)) Ceq= 4,91µf Con esta capacitancia equivalente total y el potencial, se halla la carga total almacenada en el arreglo. Q= CV Q= 4,91µf60v

/

-4

Q= 2,95x10 c Esta carga circula por los capacitores 10,8µf y 9µf, por ser un arreglo en serie, pero como la que se busca es la del capcitor C2=12µf, es necesario determinar el potencial que le corresponde a esta parte del arrelglo para poder saber la carga almacenada en C2. V = Q/C -4

V= 2,95x10 c/10,8µf V= 27,27v Este potencial le corresponde tanto a 4,8µf como a 6µf, y con él se determina la carga que circula por 4,8µf, que es la capacitancia equivalente entre 8µf y 12µf, capacitores que están en serie luego almacenan la misma carga. Q= CV Q= 4,8µf27,27v -4

Q= 1,31X10 c La respuesta correcta es: Q= 1,31Exp-4c

/

Pregunta 7

Parcialmente correcta

Puntúa 3.00 sobre 6.00

Cuatro capacitores están conectados como se muestra en la gura. Si ΔVab =75v, C1=15µf, C2=8µf, C3=9µf y C4=12µf. ¿Cuánta carga es almacenada por el capacitor C3?

Seleccione una:

a. Q= 2,06Exp-4c b. Q= 1,47Exp-3c c. Q= 6,68Exp-3c d. Q=5,25Exp-4c

Para poder determinar la carga almacenada en el capacitor C3, es necesario conocer primero la carga total del arreglo, y para eso debe hallarse la capacitancia equivalente. Primero deben reducirse los capacitores 9µf y 12µf, a un sólo capacitor, como están en serie, la capacitancia sería: Ceq1= 1/((1/ 9µf) +(1/12µf)) Ceq1= 5,14µf Luego este capacitor se suma en paralelo con el de 8µf, que queda: Ceq2= 5,14µf + 8µf Ceq2= 13,14µf Y para hallar la capacitancia equivalente total del arreglo, se suman en paralelo la Ceq2 y 15µf. Ceq= 1/((1/ 13,14µf) +(1/15µf)) Ceq= 7µf Con esta capacitancia equivalente total y el potencial, se halla la carga total almacenada en el arreglo. Q= CV Q= 7µf 75v /

-4

Q= 5,25x10 c Esta carga circula por los capacitores 13,14µf y 157µf, por ser un arreglo en serie, pero como la que se busca es la del capcitor C3=9µf, es necesario determinar el potencial que le corresponde a esta parte del arrelglo para poder saber la carga almacenada en C3. V = Q/C -4

V= 5,24x10 c/13,14µf V= 39,9v Este potencial le corresponde tanto a 5,14µf como a 8µf, y con él se determina la carga que circula por 5,14µf, que es la capacitancia equivalente entre 9µf y 12µf, capacitores que están en serie luego almacenan la misma carga. Q= CV Q= 5,14µf39,9v -4

Q= 2,06X10 c La respuesta correcta es: Q= 2,06Exp-4c

/

Pregunta 8

Incorrecta

Puntúa 0.00 sobre 6.00

6

6

Un campo eléctrico E = (5x10 i + 8x10 j) N/C se intersecacon una super cie circular de radio 25cm. ¿Cuál es el ujo eléctrico a través de la super cie si ésta es paralela plano yz? Seleccione una:

a. I=980000N/Cm2 b. I= 1849060N/Cm2 c. I=1568000N/Cm2 d. I=0N/Cm2

Se sabe que la super cie es circular, luego su área es: A=Π

2

r

2

A=Π (0,25m) A= 0,196m2

Como el campo eléctrico tiene dos componentes una sobre el eje X y la otra sobre el eje Z, y la super cie está paralela al plano YZ, por lo que sólo atraviesa la super cie, la componente en X, pues la de Z, está paralela a ésta, luego el ujo es: I=EA I=5x10

6

N/c0,196m

2

2

I= 980000Nm /c La respuesta correcta es: I=980000N/Cm2

/

Pregunta 9

Incorrecta

Puntúa 0.00 sobre 6.00

6

6

Un campo eléctrico E = (5x10 j + 8x10 κ) N/C se intersecacon una super cie circular de radio 20cm. ¿Cuál es el ujo eléctrico a través de la super cie si está paralela planoxy?. Seleccione una:

a. I=1185851,46N/Cm2 b. I=0N/Cm2 c. I=1005600N/Cm2 d. I=628500N/Cm2

Se sabe que la super cie es circular, luego su área es: A=Π

2

r

2

A=Π (0,2m)

A= 0,1257m2 Como el campo eléctrico tiene dos componentes una sobre el eje Y y la otra sobre el eje Z, y la super cie está paralela al plano XY, por lo que sólo atraviesa la super cie, la componente en Z, pues la de Y, está paralela a ésta, luego el ujo es: I=EA I=8x10

6

2

N/c0,1257m 2

I= 1005600Nm /c La respuesta correcta es: I=1005600N/Cm2

/

Pregunta 10

Correcta

Puntúa 3.00 sobre 3.00

Tres cargas q1=6μc, q2=4μc y q3=-2μc se ubican en los vértices de un triángulo equilátero lado 10cm; la magnitud del campo eléctrico resultante sobre la carga q1, si ésta se encuentra ubicada en el vértice inferior izquierdo del triángulo, y, q3 en vértice inferior derecho, es: Seleccione una:

a. E=4,76Exp6N/c b. E= 1,8N/c c. E=5,4Exp6N/c d. E=3,12Exp6N/c e. E=3,6Exp6N/c

La respuesta correcta es: E=3,12Exp6N/c

/

Pregunta 11

Incorrecta

Puntúa 0.00 sobre 6.00

Tres cargas q1=-6μc, q2=-5μc y q3=2,5μc se ubican en el plano cartesiano en los siguientes puntos respectivamente (-4,0), (0,0) y (0,6) cm. La magnitud de la fuerza eléctrica resultante sobre la carga q1, es: Seleccione una:

a. F= 194,71N b. F= 142,79N c. F= 184,42N d. F= 155,85N e. F= 168,75N

Primero se ubican las cargas en el plano, como las tres están interactuando, la carga q1, experimenta dos fuerzas una generada por q2 y otra por q3, que se calculan como: F=Kqq/d

2

La carga q2, está a 5cm de la carga q1 9

2

2

-6

-6

2

F21=9x10 Nm /c (-5x10 c)(-6x10 c)/(0,04m)

F21=168,75N (Fuerza de repulsión) La carga q3, está a una distancia que debe ser calculada aplicando teorema de 2

2

Pitágoras, d=√(6 + 4 ) es decir, está a 7,21cm, de la carga q1, luego. 9

2

2

-6

-6

2

F31=9x10 Nm /c (-6x10 c)(2,5x10 c)/(0,0721m)

F31= 25,96N (Fuerza de atracción) La fuerza F21 está aplicada sobre el eje X, hacia los x negativos por ser de repulsión y la fuerza F31, está aplicada en línea recta entre las cargas formando un ángulo, que está en el cuadrante I, por ser la fuerza de atracción y, que debe calularse como: -1

α = tg (6/4) (Se calcula con las distancias) α = 56,3⁰ Luego esa fuerza sería F31=25,96N

56,3ºNE, por lo que al sumar los vectores

aplicando el teorema del paralelogramo y del coseno, se obtiene: 2

F1= √(168,75

F1= 155,85N

2

+ (25,96) - (2X168,75x25,96xCos56,3º)) /

El resultado también puede obtenerse por descomposición vectorial, teniendo en cuenta que las dos componentes de la fuerza F31 son positivas, por estar en el cuadrante I, y que F21, sólo tiene componente en X y es negativa: F1x= -168,75 + 25,96Cos56,3º

= -154,35

F1y= 0 + 25,96Sen56,3º = 21,6 La resultante está en el II cuadrante y su magnitud es: 2

2

F1= √((-154,35) + 21,6 ) F1= 155,85NN La respuesta correcta es: F= 155,85N

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