un Universidad Nacional de Colombia Código: 1000017 G11 NL09

un
Universidad Nacional de Colombia
Fundamentos de Electricidad y Magnetismo
Nombre:
Código:
David Felipe Díaz Bonilla
244620
Código: 1000017
G11 NL09
Fecha: - marzo - 2011
CASA
Primer Examen Parcial 20%
1. Qué es un electrón voltio?
Es una unidad de energía, que se refiere al trabajo necesario para arrastrar una partícula con la
misma carga que la de un electrón, entre dos puntos con una diferencia de potencial de 1 V.
La conversión para el sistema internacional es 1eV=1.602*10-19J. Este trabajo es requerido,
debido a la ley de Coulomb.
2. Cuál es la relación de Teslas y Gauss
El Tesla, cuyo símbolo en el SI es T, es la unidad de densidad de flujo magnético; se define como la
inducción de un campo magnético que ejerce una fuerza de 1 Newton (1N) sobre un Coulomb (1C)
que se mueve a velocidad de 1m/s dentro del campo de forma perpendicular a las líneas de
inducción magnéticas.
1T=
1𝑁𝑠
𝑚𝐶
Un Gauss, es una unidad del campo magnético del cgs, nombrada en honor del físico y matemático
alemán Carl Friedrich Gauss, se define como un Maxwell por centímetro cuadrado.
1G=
2 𝑔
1 𝑀𝑎𝑥𝑤𝑒𝑙𝑙
√
=
2
𝑐𝑚2
√𝑐𝑚 𝑠
La relación entre Teslas y Gauss es:
1 T = 10000 G
3. Qué entiende por una corriente de desplazamiento?
La ley de Ampere, relaciona la integral lineal del campo magnético alrededor de una curva cerrada
con la corriente que atraviesa cualquier área limitada por dicha curva:
∮𝐶 𝐵 ∗ 𝑑𝑙 = 𝜇𝐼
Maxwell reconoció una falla en la ley de Ampere, pues al tener dos superficies diferentes S1 y S2
rodeadas por una misma curva atravesada por un alambre, que se encuentra conectado a un
condensador, la corriente que atraviesa S1 es I, mientras que por S2 no existe corriente ya que se
detiene en la placa del condensador. Maxwell demostró de esta forma que la corriente es
discontinua, por lo que sustituyó la corriente I de la ecuación por la suma de dos corrientes: la
corriente I y la corriente de desplazamiento denotada como ID:
ID =
𝑑ɸ
𝑑𝑡
𝜖𝑜
∮ 𝐵 ∗ 𝑑𝑙 = µ ( 𝐼 +
𝐶
𝑑ɸ
𝜖𝑜)
𝑑𝑡
4. En un capacitor de placas paralelas separadas D cm y conectadas a una diferencia de potencial
de V voltios DC. Calcule la velocidad de una partícula cargada P si esta parte de la placa de
potencial máximo a la placa de mínimo potencial.
(D=10 cm, V=10V, P= un electrón)
Calcule:
a. el Campo eléctrico E entre las placas
E
V
10V
V

 100
d
0,1m
m
b. Deduzca una expresión funcional V(x) del potencial y la distancia donde se vea
claramente el Potencial
V * q  U
U
i.
1* m * v 2 f 1* m * v 2 i

=V * q
2
2
Al comenzar el recorrido
1* m * v 2 f 1* m * v 2 i

=V * q
2
2
1* m * v 2 1 1* m * v 2 1
U

0
2
2
U
ii. En la mitad del recorrido
1* m * v 2 mitadrecorrido 1* m * v 2 i

=V * q
2
2
1* m * v 2 mitadrecorrido
=
=10V * 1,602x1019 C
2
m
2(10V * 1.602x10 -19 C )
v=
=1875370
-31
s
9.11x10 Kg
U
iii. Al final del recorrido
vf 
2 *V * q

m
2(10V *1,602x1019 C )
m
 1875370
 31
s
9.11x10 Kg
c. la energía cinética cuando P llega a la otra placa
i. en eV (electrón-Voltios)
U
1* m * v 2 f 1* m * v 2 i

2
2
1* 9.11x10
 31

m2
Kg * 3.52x10
s2
2
12
1.6 x1018 Kg

m2
s2
d. la aceleración de P durante su viaje
t= 2X / Vf

2 * 0.1m
m
1875370
s
=1.07 x 10−7s
a = Vf / t
m
1875370
s

1.07 x 10-7 s
13 𝑚
𝑠2
=1.75x10
e. el tiempo de recorrido que toma en llegar a la placa destino
t= 2X / Vf

2 * 0.1m
m
1875370
s
=1.07 x 10−7s
f.
la velocidad de llegada cuando P alcanza la placa de mínimo potencial
i. en m/s
vf 
2 *V * q

m
2(10V *1,602x1019 C )
m
 1875370
 31
s
9.11x10 Kg
ii. en km/h
1875370
m 3600s
𝐾𝑚
*1000Km=6751322 ℎ
s
5. Dado un cable eléctrico por el cual circula una corriente I (A) calcule el campo magnético a una
distancia de 10 cm.
𝜇 ∗𝐼
⃗ = 0
𝐵
2𝜋𝑟
4π x 10−7
)𝑁
1𝐴
100 𝑐𝑚
2𝜋
⃗ =
𝐵
∗
∗
2
𝐴
10 𝑐𝑚
1𝑚
(
⃗ = 2𝑥10−6 𝐼 𝑇
𝐵
6. Cuál es el campo magnético en el Ecuador de la superficie de la Tierra?
a. En Gauss
El campo magnético en el Ecuador de la Tierra es más débil que en los polos, con un valor
aproximado de 0.3 Gauss.
b. En Teslas
El campo magnético en el ecuador magnético, cerca del ecuador geográfico, es de
aproximadamente 0.3∗10-4 T.
7. Por qué circula corriente por un conductor cuando se le aplica un voltaje?
En cualquier sistema continuo de conductores, la corriente fluye por una DIFERENCIA DE
POTENCIAL, desde el cuerpo cargado negativamente hasta el cargado positivamente. Cuando la
corriente fluye en un solo sentido se llama corriente continua. El flujo de electrones se da desde el
punto con menor potencial hasta al de mayor potencial, a esto se le denomina circuito eléctrico.
8. Cuando un conductor se calienta por efecto de una corriente eléctrica es por la Ley de:
Es posible calcular la cantidad de calor que puede producir una corriente eléctrica en cierto tiempo,
por medio de LA LEY DE JOULE.
Cuando por un conductor atraviesa una corriente eléctrica, se produce un aumento de temperatura
debido a la resistencia que hace el conductor a l paso de la corriente, por lo anterior a esto se le
denomina “efecto Joule”.
Enunciando la ley de Joule: “el calor que desarrolla una corriente eléctrica al pasar por un conductor
es directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de la corriente y al
tiempo que dura la corriente.
𝑸 = 𝜶𝑰𝟐 𝑹𝒕
9. Qué Ley enuncia que un conductor caliente emita electrones?
La ley que enuncia la emisión de fotones o electrones, cuando el conductor se calienta se denomina
LEY DE PLANCK.
Donde
es la cantidad de energía por unidad de área, unidad de tiempo y unidad de ángulo
solido emitida en el rango de frecuencias entre y