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UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA ASIGNATURA: ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO- FÍSICA II. DOCENTE: M.Sc JHON JAIRO SOLARTE. INTENSIDAD HORARIA: 4 h. TALLER Nº 2

- EXAMEN FINAL

1. Determinar la capacidad equivalente de la disposición de condensadores mostrada en la figura. Si el voltaje aplicado entre los puntos a y b es de 120 V, calcular: a. La capacitancia equivalente entre los puntos a y b. b. La carga del condensador de 12 µF. c. La diferencia de potencial del condensador de 1 µF. d. La energía almacenada por el condensador de 18µF

2. Un protón viaja con una velocidad de 3 x 106 m/s a un ángulo de 37° en la dirección del campo magnético con un valor de 0,3 T en la dirección de las y positivas. ¿Cuáles son (a) la magnitud de la fuerza magnética ejercida sobre el protón y (b) su aceleración? RTA→ 3. Un protón que se mueve a 4 x 106 m/s a través de un campo magnético de 1,7 T experimenta una fuerza magnética de magnitud 8,2 x 10-13 N. ¿Cuál es el ángulo que forma la velocidad del protón y el campo magnético?

4. Un protón se mueve con una velocidad 𝑣 = (2𝑖̂ − 4𝑗̂ + 𝑘̂ )𝑚/𝑠 en una región donde el campo magnético tiene un valor 𝐵 = (𝑖̂ + 2𝑗̂ − 3𝑘̂)𝑇. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza magnética que experimenta esta carga?

5. Un alambre de 2,8 m de longitud conduce una corriente de 5 A en una región donde un campo magnético uniforme tiene una magnitud de 0,390 T. Calcule la magnitud de la fuerza magnética que se ejerce sobre el alambre, suponiendo que el ángulo formado por el campo magnético y la corriente es igual a (a) 60° , (b) 90° y (c) 120°.

6. Se suspende un pequeño imán de barra en un campo magnético uniforme de 0,250 T. La torca máxima que experimenta el imán de barra es de 4,6 x 10-3 N.m. Calcule el momento magnético del imán.

7. Una bobina rectangular de 5,4 x 8,5 cm está constituida por 25 vueltas de alambre y conduce una corriente de 15 mA. Un campo magnético de 0,35 T se le aplica paralelamente al plano del lazo. (a) Calcule la magnitud de su momento dipolar magnético y (b) ¿Cuál es la magnitud de la torca que actúa sobre el lazo?

8. Un electrón penetra en un acelerador de partículas con una velocidad de 3 x 10 6 𝑖̂ m/s (dirección positiva de las x) en dirección perpendicular a un campo magnético uniforme de 7.5 𝑗̂ T (dirección positiva de las y). Calcular: a) El módulo de la fuerza magnética sobre el electrón. b) El radio de la circunferencia que describe. c) El periodo del giro que describirá. d) La frecuencia del giro del electrón.

e) La rapidez angular con la que gira el electrón. 9. Un determinado condensador tiene una capacitancia de 5 µF cuando sus placas están separadas 0,3 mm por espacio vacío. Se utiliza una batería para cargar las placas a una diferencia de potencial de 600 V y luego se desconecta del sistema. a. ¿Cuál será la diferencia de potencial entre las placas si una hoja de mica (K = 5) de 0,3 mm de espesor se inserta entre las placas? b. ¿Cuál será la capacitancia después de que se inserta el dieléctrico? c. ¿Cuál es carga antes y después de insertar la mica en las placas del condensador? d. Si se vuelve a conectar la batería de 600 V, ¿Cuál será la carga sobre las placas? 10. Determine la corriente en cada una de las ramas del circuito.

11. Considere el circuito que se muestra en la figura. Determine: a. La resistencia equivalente del circuito. b. La corriente en el resistor de 25 Ω. c. La diferencia de potencial entre los puntos a y b. d. La potencia entregada al resistor de 8 Ω. e. La potencia total entregada a la combinación de resistores.

12. Dos capacitores, C1 = 30 𝜇𝐹 y C2 = 10 𝜇𝐹, están conectados y cargados mediante una fuente de potencia de 120 V. Calcular la energía total almacenada en ambos capacitores si: a) se conectan en serie b) Se conectan en paralelo. 13. Una carga positiva q = 3,2 x 10-19 C se mueve con una velocidad 𝑣⃗ = (2𝑖̂ + 3𝑗̂ − 𝑘̂) m/s a través de una región donde existe a la vez un campo magnético uniforme y un campo eléctrico uniforme. (a) Calcule la fuerza total sobre la carga en movimiento (en notación ⃗⃗ = (2𝑖̂ + 4𝑗̂ + 𝑘̂) T y 𝐸⃗⃗ = (4𝑖̂ − 𝑗̂ − 2𝑘̂) V/m. (b) ¿Cuál es el ángulo que el vector de la fuerza formará vectorial unitaria), tomando 𝐵 con el eje positivo de las y.

14. Suponga que se desea fabricar un alambre uniforme a partir de 1 g de cobre. Si el alambre debe tener una R = 0,5 𝛺, y si debe utilizarse todo el cobre disponible, ¿Cuál será la longitud y el diámetro de este alambre? Densidad del cobre = 8,95 g/cm3 Resistividad del cobre (ρ) = 1,7 x 10-8 Ω.m 15. Dos condensadores de 10 μF se conectan en paralelo y se cargan a una tensión de 100 V. Tras desconectarlos del generador, se introduce un material aislante de constante dieléctrica k = 3 entre las placas de uno de ellos. Calcular:

a. La carga de cada condensador antes y después de introducir el dieléctrico. b. La tensión tras introducir el dieléctrico. c. La energía de cada condensador en las dos situaciones.

16. Una empresa pública eléctrica suministra energía al domicilio de un consumidor a partir de las líneas de energía propias (a 120 V) mediante dos alambres de cobre, cada uno de los cuales tiene 70 m de largo y una resistencia de 0,105 Ω por tramo de 250 m. a. Determine el voltaje en el domicilio del cliente para una corriente de carga de 100 A. Para esta corriente, encuentre b. La potencia que está recibiendo el cliente. c. La energía disipada en los alambres de cobre. 17. Un conductor suspendido por dos alambres flexibles, como se muestra en la figura, tiene una masa por unidad de longitud igual a 0,040 kg/m. ¿Cuál es la corriente que debe pasar por el conductor para que la tensión en los alambres de soporte sea igual a cero cuando el campo magnético tiene un valor de 3,5 T dirigido hacia el interior de la página? ¿Cuál es la dirección requerida para la corriente?

18. Tres bombillas de 40 W y 100 V están conectadas a una fuente de potencia de 120 V, como se muestra en la figura. Determine: a. La potencia total entregada a las tres bombillas. b. El voltaje aplicado a cada una. Suponga que la resistencia de cada bombilla es constante (aun cuando en realidad la resistencia puede aumentar considerablemente en función de la corriente).

19. El amperímetro que se muestra en la figura da una lectura de 2 A. Determine I1 , I2 y ε.

20. Una varilla de metal de 0,3 kg que conduce una corriente de 12 A se desliza sobre dos rieles horizontales que están separados 0,6 m. ¿Qué campo magnético vertical se requiere para mantener en movimiento la varilla con una velocidad constante si el coeficiente de fricción cinético entre la varilla y los rieles es de 0,15?