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Temas selectos de física 2 extraordinario 6to semestre


Enviado por   •  5 de Noviembre de 2017  •  Prácticas o problemas  •  2.688 Palabras (11 Páginas)  •  1.447 Visitas

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GUÍA DE ESTUDIO PARA EXAMEN SEMESTRAL

Como preparación para la presentación del examen semestral ordinario, el alumno deberá estudiar de los materiales utilizados y desarrollados durante el semestre (libreta, libro de texto, tareas, prácticas de laboratorio, casos prácticos, exposiciones, etc.). La presente guía solamente es un complemento para su preparación.

Unidad de aprendizaje curricular: TEMAS SELECTOS DE FISICA II

Periodo:  ENERO-JUNIO DEL 2016                                                                                      

Semestre: SEXTO SEMESTRE

Catedrático (o Catedráticos en academia): ING. FELIPE HUERTA

Bibliografía recomendada:  Paul E. Tippens, Física, conceptos y aplicaciones; Editorial Mc Graw Hill.

Héctor Pérez Montiel, Física general Bachillerato, Publicaciones Cultural.  

Bloque 1. APLICAS LA ELECTRICIDAD EN TU ENTORNO NATURAL

Temas:

  • Electrostática
  • La carga eléctrica
  • El electrón
  • Materiales aislantes y conductores
  • Distribución de la carga eléctrica
  • Carga por inducción
  • Ley de Coulomb
  • Concepto de campo eléctrico
  • Cálculo de la intensidad de campo eléctrico.
  • Líneas de campo eléctrico.
  • Potencial eléctrico
  • Energía potencial eléctrica
  • Diferencia de potencial
  • El electrón volt
  • Electrodinámica
  • La carga eléctrica en movimiento
  • Dirección de la corriente eléctrica
  • Fuerza electromotriz (FEM)
  • Ley de Ohm
  • Corriente, resistencia y voltaje
  • Potencia eléctrica
  • Resistividad
  • Coeficiente de temperatura de la resistencia
  • Circuitos simples de resistores
  • Resistores en serie
  • Resistores en paralelo
  • Circuitos resistores mixtos
  • Leyes de Kirchhoff

 

Actividades de Refuerzo:

1.- Dos esferas, cada una con una carga de 3μC están separadas por 20 mm, ¿Cuál es la magnitud de la fuerza de repulsión entre ellas?

Sol. 202 N

2.- ¿Cuál es la separación de dos cargas de -4μC si la fuerza de repulsión entre ellas es de 200N?

Sol. 26.8 mm 

3.- Tres cargas puntuales de q=+8μC, q=-4μC y q=+2μC, están en las esquinas de un triángulo equilátero de 80 mm de lado, ¿Cuales son la magnitud y dirección de la fuerza resultante sobre la carga de +8μC?

Sol. 39 N a 330°.

 4.- Una carga de -3μC colocada en un punto A experimenta una fuerza descendente de 6 X 10-5 N, ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico en el punto A?

Sol. 20 N/C, hacia arriba.

5.- Un campo eléctrico uniforme entre dos placas horizontales es de 8 X 104 C, La placa superior está cargada positivamente y la inferior está cargada negativamente. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza eléctrica que actúa sobre un electrón que pasa horizontalmente a través de las placas?

Sol. 1.28 X 10-14 N, hacia arriba.

6.- Una carga de 8nC se localiza 80 mm a la derecha de una carga de +4nC. Calcular la intensidad del campo en el punto medio de una recta que une las dos cargas.

Sol. 2.25 X 104 N/C, izquierda.

7.- Dos cargas iguales de signos opuestos están separadas por una distancia horizontal de 60 mm; El campo eléctrico resultante en el punto medio de la recta es de 4 x 104 N/C. ¿Cuál es la magnitud de cada carga?

 Sol. 2nC

8.- La intensidad del campo eléctrico entre dos placas paralelas separadas 25 mm es de 8000 N/C, ¿Cuánto trabajo realiza el campo eléctrico al mover una carga de -2UC desde la placa negativa hasta la placa positiva?

Sol. +4 X 10-4 Joules.

9.- Una carga de +45nC se encuentra 68 mm a la izquierda de una carga de -9nC, ¿Cuál es el potencial en un punto que se encuentra 40 mm a la izquierda de la carga de -9nC?

Sol. 12.4 kV

10.- ¿Cuántos electrones circulan cada segundo por un punto dado, en un alambre que conduce una corriente de 20 A? ¿Cuánto tiempo se necesita para que pasen 40 C de carga por ese punto?

Sol. 1.25 X 1020 electrones, 2 segundos.

11.- ¿Cuál es la caída del potencial a través de un resistor de 4Ω cuando pasa por él una corriente de 8 A?

Sol. 32 V

12.- Un motor de 120 V consume una corriente de 4 A, ¿Cuántos joules de energía eléctrica utiliza en 1 hora? ¿Cuántos kilowatts-hora?

Sol. 1.73 MJ, 048 kWh

13.- Halle la resistencia de 40 m de alambre de tungsteno cuyo diámetro es de 0.8 mm a 20°C. (ρ = 5.5 x 10-8 Ω.m)

Sol. 4.37 Ω 

14.- Si la resistencia de un conductor es de 100 Ω a 20°C y 116 Ω a 60°C, ¿Cuál es el coeficiente de temperatura de su resistividad?

Sol. 4 X 10-3  °C-1

15.- Los devanados de cobre de un motor sufren un incremento de 20% en su resistencia con respecto a su valor de 20°C. ¿Cuál es la temperatura de su operación? (α = 0.0043 °C-1).

Sol. 66.5 °C

16.- Un resistor de 5 Ω está conectada en serie con otro de 3 Ω y una batería de 16 V. ¿Cuál es la resistencia efectiva y cuál es la corriente en el circuito?

Sol. 8 Ω, 2 A.

17.- Un resistor de 8 Ω y un resistor de 3 Ω se conectan primero en paralelo, y después en serie, con una fuente de 12 V. Halle la resistencia efectiva t la corriente total con cada conexión.

Sol. 2.18 Ω, 5.50 A; 11 Ω, 1.09 A.

18.- Un tostador eléctrico de resistencia 10 Ω y una lámpara de 240 Ω se conectan en paralelo con una línea de 120 V del servicio de una casa. Encuentra:

a) la corriente total del circuito;

b)  la resistencia de una plancha que conduciría la misma corriente que los dos aparatos juntos;        

c) la corriente que circula por el tostador y la que circula por la lámpara  

Sol. I = 12.5 A; R = 9.6 Ω; I1 = 12 A; I2 = 0.5 A

19.- Calcular la diferencia de potencial aplicada a una resistencia de 10 Ω, si por ella fluyen 5 A.

Sol. V = 50 Volts.

20.- Determinar la resistencia del filamento de una lámpara que deja pasar 0.6 A de intensidad de corriente al ser conectado a una diferencia de potencial de 120 V.

Sol. R = 200 Ω.

21.-Calcular:

  1. ¿Qué potencia eléctrica desarrolla un calentador eléctrico que recibe una diferencia de potencial de 120 V y por su resistencia circula una corriente de 7 A?
  2. La energía eléctrica consumida en kW-h al estar encendida la parrilla durante 50 minutos
  3. ¿Cuál es el costo del consumo de la energía eléctrica de la parrilla si el precio de un kW-h se considera a $ 0.90?

Sol. 840 W, 0.7 kW-h y $ 0.63.        

22.-Calcular:

  1. La potencia eléctrica de un foco que recibe una diferencia de potencial de 120 V si por el filamento circula una corriente de 0.5 A.        
  2. La resistencia del foco

Sol. P= 60 W; R= 240 ῼ

23.- Una turbina hidráulica suministra 2000 kW, a un generador eléctrico con 80% de eficiencia y que produce un voltaje terminal de salida de 1200 V, ¿Cuánta corriente se genera y cuál es la resistencia eléctrica?

I= 1333 A, 0.900 Ω.

24.- Una línea de conducción eléctrica tiene una resistencia total de 4 kΩ, ¿Cuál es la pérdida de potencia a través de la línea si la corriente se reduce a 6 mA?  

P= 0.144 W = 144 mW.  

                                                                

25.- Una resistencia se usa como termómetro. Su resistencia a 20°C es 26 Ω y su resistencia a 40°C es de 26.20 Ω. ¿Cuál es el coeficiente de temperatura de la resistencia para este material?

α= 3.85 X 10-4 °C-1.                                         

                                        

26.- Tres aparatos eléctricos de 6, 18 y 36 Ω, están conectados en paralelo a una batería de 90 volts. Encontrar:                

a) La resistencia equivalente del circuito en paralelo.        

b) La corriente total suministrada por la batería.        

c) La corriente eléctrica que circula a través de cada aparato.        

Sol. 4 Ω; 22.5 A; 2.5 A; 5 A y 15 A.

27.- Una resistencia de 9 Ω está conectado en serie con dos resistencias en paralelo de 6 y 12 Ω. ¿Cuál es la diferencia de potencial en terminales si la corriente total que suministra la batería es de 4 A? ¿Cuál es el voltaje a través de la resistencia de 9 Ω? ¿Cuál es la corriente que pasa por la resistencia de 6 Ω?

Sol. VT = 52 V; V9 = 36 V; I6 = 2.67 A.

28.- Tres resistencias de 3 Ω cada una están conectadas en paralelo. A continuación, esta combinación se conecta en serie con otro resistor de 3 Ω. ¿Cuál es el valor de la resistencia equivalente?

Sol. 4 Ω

29.- Aplicando las Leyes de Kirchhoff, resuelva las expresiones para calcular el valor de la corriente en el circuito que se muestra en la siguiente figura.                                                                              

Sol. 190 mA; 23.8 mA; 214 mA.        

[pic 3]

30.- Considerando los datos que se muestran en el siguiente diagrama eléctrico, calcular:                

a).- La resistencia equivalente del circuito

b).- La intensidad de corriente total del circuito.

c).- El valor de las intensidades I1, I2 e I3

[pic 4]

a).- 6 Ω; b).- It = 1 A; I1 = 0.10 A; I2 = 0.30 A; I3 = 0.60 A.

 Bloque 2. DESCRIBES FENOMENOS ELECTROMAGNETICOS

Temas:

  • Magnetismo
  • Campos magnéticos
  • La teoría moderna del magnetismo
  • Tipos de imanes, materiales magnéticos
  • Densidad de flujo magnético
  • Permeabilidad magnética
  • Campo magnético
  • Corriente eléctrica debido al campo magnético
  • Fuerza sobre una carga en movimiento
  • Fuerza sobre un conductor por el que circula una corriente
  • Campo magnético de un conductor largo y recto
  • Inductancia
  • Inductancia mutua
  • Reluctancia
  • Espira, bobina, solenoide, bobina e inductor.
  • Ley de Faraday
  • Fem inducida por un conductor en movimiento
  • Ley de Lenz
  • Generador eléctrico de C.A.
  • Motor eléctrico
  • Transformador eléctrico.

Actividades de Refuerzo:

31- Una espira rectangular tiene un área de 200 cm2 y el plano de la espira forma un ángulo de 41° con un campo magnético de 0.28 T. ¿Cuál es el flujo magnético que penetra la espira?                 

Sol. 3.67 X 10-3 Wb.

32.- Un protón (q= +1.6 X 10-19 C) es inyectado de derecha a izquierda en un campo B = 0.4 T dirigido hacia la parte superior de esta hoja. Si la velocidad del protón es de 2 x 106 m/s, ¿Cuál es la magnitud de la fuerza magnética que actúa sobre el protón?                         

Sol. 1.28 X 10-13 N

33.- Un trozo de alambre de 80 mm forma un ángulo de 53° al sur respecto a un campo B de 2.3 T dirigido al oeste, ¿Cuál es la magnitud de la corriente en ese alambre si experimenta una fuerza de 2 N dirigida hacia afuera de la página?                                        

Sol. 13.6 A

34.- Una bobina de 70 vueltas de alambre tiene un área de 0.06 m2 y está colocada en dirección perpendicular a un campo magnético constante de 8 mT. Calcula la FEM inducida si la bobina gira 90° en 0.02 s.

Sol. 1.68 mV                                                                                        

35.- Un alambre de 0.15 m de longitud se desplaza a una velocidad constante de 4 m/s en una dirección que forma un ángulo de 36° con un campo magnético de 0.4 T. El eje del alambre es perpendicular a las líneas de flujo magnético, ¿Cuál es la FEM inducida?                 

0.141 V

36.-. Un flujo de 13.6 mWb pasa través de una espira de alambre de 240 mm de diámetro. Encuentra la magnitud de la densidad de flujo magnético si el plano de la bobina es perpendicular al campo.

Sol. 0.300 T

37.- Una espira rectangular de 25 X 15 cm está orientada de manera que su plano forma un ángulo Ɵ con un campo magnético de 0.7 T. ¿Cuál es la magnitud del ángulo Ɵ si el flujo magnético que enlaza con la espira es de 0.015 Wb?

Sol. 41.8°

38.- Una partícula alfa (+2e) se proyecta en un campo magnético de 0.12 T con una velocidad de 3.6 X 106 m/s, ¿Cuál es la fuerza magnética sobre la carga en el instante en el que la dirección de su velocidad forma un ángulo de 35° con el flujo magnético?

Sol. 7.93 x 10-14 N    

39.- Un trozo de alambre de 12 cm conduce una corriente de 4.0 A formando un ángulo de 41° al norte de un campo B dirigido al este. ¿Cuál deberá de ser la magnitud del campo B para que produzca una fuerza de 5 N sobre ese trozo de alambre?

Sol. 15.9 T

40.- Calcula la inducción magnética que existe en el aire a 8 mm de un alambre largo que conduce una corriente de 14.0 A?

Sol. 350 μT  

41.- Una bobina circular de 60 vueltas tiene 75 mm de radio, ¿Qué corriente debe existir en la bobina para que se produzca una densidad de flujo de 300 μT en el centro de la bobina?

Sol. 0.597 A

43.- Una bobina cuadrada tiene 100 vueltas con un área, de 0.044 m2 se coloca de tal modo que su plano sea perpendicular a un campo B constante de 4 mT. La bobina gira hasta una posición paralela al campo en un lapso de 0.3 s, ¿Cuál es la FEM inducida?

Sol. -58.7 mV

44.- Un alambre de 0.2 m se mueve en un ángulo de 28° con respecto a un campo magnético de 8 mT. El alambre esta tendido en dirección perpendicular al flujo magnético, ¿Qué velocidad v se requiere para inducir una FEM de 60 mV?

Sol. v = 79.9 m/s

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