Faraday

1. Una barra conductora, de longitud L, se mueve, con velocidad V, hacia la derecha sobre un conductor con forma de U en un campo magnético uniforme que apunta hacia fuera de la página.Averiguar la fuerza electromotriz inducida en función de B, L y V.

SoluciónSabemos que:

ϕB = ∫B .dA y dϕ/dt = -Fem

Fem = -d(∫B .dA)/dt

Ley de Faraday

ϕB : Flujo de Campo Magnético

Fem : Fuerza ElectromotrizdA = L .dxdx/dt = V

Fem = -Bd(∫dA)/dt

Fem = -BLd(∫dx)/dt

Fem = -BLV

Capacitores

2. Calcule la capacitancia de un capacitor de placas paralelas que miden 20 cm x 30 cm y están separadas por una brecha de aire de 1 mm.

a) cuál es la carga en cada placa si a través de ellas se conecta una batería de 12VDC?

b) estime el área para construir un capacitor de 1 Faradio.

Solución

C = ε0 .A/d

Q = C .V

C = (8,85x10^-12)(6x10^-2) 10^-3

C = 5,31x10^-10 F

Q = (5,31x10^-10)(12)

Q = 6,372x10^-9 C

a)

Q: Carga (C)C: Capacitancia (F)A: Área (m^2)

b)C = ε0 .A/d

A= d .C/ε0

A = (10^-3)(1) (8,85x10^-12)

A = 1,13x10^8 m^2

Energía almacenada en un capacitor(de una unidad de flash en una cámara fotográfica)

3. Cuánta energía eléctrica puede almacenar un capacitor de 150 microfaradios a 200 V?

4. Si dicha energía se libera en 1 milisegundo cuál es la salida de potencia equivalente?

Solución3.

W = CV^2 2

V = 200 VC = 150x10^-6 F

W = (150x10^-6)(200)^2 2

W = 3 J

4. W = 3 Jt = 10^-3 s

W = P .t

W : Energía almacenada en el capacitor

P : Salida de potencia del capacitor

P = W/t

P = 3/10^-3 P = 3 kw

Corriente es Flujo de carga eléctrica

5. Cuál es la carga que circula cada hora por un resistor si la potencia aplicada es un kilovatio

P = I^2 . R I = (P/R)^1/2

I = Q/t Q = I .t Q = t(P/R)^1/2

Q = t(1000/R)^1/2

Como las unidades son segundos tenemos que multiplicar por 3600 para hallar cada hora

Q = 3600t(1000/R)^1/2 C

Corriente eléctrica

6. Por un alambre circula una corriente estacionaria de 2.5 A durante 4 minutos.a) Cuánta carga total pasa por su área transversal durante ese tiempo?

b) a cuántos electrones equivaldría?

Solución

Ley de Ohm

7.El bombillo de una linterna consume 300 mA de una batería de 1,5 V.

• a) Cuál es la resistencia de la bombilla?

• b) Si la batería se debilita y su voltaje desciende a 1,2 V cuál es la nueva corriente?

Solución

Corriente eléctrica en la naturaleza salvaje

8. En un relámpago típico se puede transferir una energía de 10 Giga julios a través de una diferencia de potencial de 50 Mega Voltios durante un tiempo de 0,2 segundos.

a) Estime la cantidad de carga transferida entre la nube y la tierra.

b) La potencia promedio entregada durante los 0,2 segundos.

Solución

Circuitos

9. Dos resistores de 100 ohmios están conectados en paralelo y en serie a una batería de 24 VDC.

a) Cuál es la corriente a través de cada resistor

b) Cuál es la resistencia equivalente en cada circuito?

Solución

Transformadores

10. Un transformador para uso doméstico reduce el voltaje de 120 VAC a 9 VAC. La bobina secundaria tiene 30 espiras y extrae 300 mA. Calcule:

a) El número de espiras de la bobina primaria.

b) La potencia transformada

Solución