Gui as Electromagnetism o

UNIDADES TECNOLGICAS DE SANTANDER GUA DE ESTUDIO No. 1

ACTIVIDADES DE APRENIZAJE

Plantee y resuelva los siguientes problemas:

1. Dos protones de una molcula estn separados por una distancia de .

Encuentre la fuerza elctrica ejercida por un protn sobre el otro?. Cmo se compara

la magnitud de esta fuerza con la magnitud de la fuerza gravitacional entre los dos

protones. RTA: ; .

2. Dos pequeas esferas que tienen carga positivas y estnfijas en los extremos opuestos de unabarra aislante horizontal que se extiende desde el origen al punto = d Como se muestra en la figura. Una tercera esfera es libre de deslizarse sobre la barra.

En que posicin est en equilibrio la tercera esfera? RTA:

o

3. Tres cargas puntuales estan ubicadas como muestra la figura. Halle el vector

campo elctrico que las cargas de y crean en el origen. B) encuentre el vector fuerza electrica sobre la carga de . RTA: ( ) b) : ( )

IDENTIFICACIN UNIDAD ACADMICA DPTO DE CIENCIAS BASICAS

ASIGNATURA: ELECTROMAGNETISMO UNIDAD TEMTICA CARGA, FUERZA Y CAMPO ELECTRICO

COMPETENCIAS RESULTADOS DE APRENDIZAJE

Aplicar leyes de Coulomb y Gauss a diversas situaciones problemicas.

Analizar diversas situaciones de las cargas elctricas en reposo y campos elctricos mediante hiptesis que conducen a la solucin de problemas aplicando teoras electroestticas.

Aplica fuerza y campo elctrico de cargas

puntuales y continuas en solucin de situaciones

problemicas.

Resuelve situaciones de campo elctrico

aplicando la ley de Coulomb segn sea ms

conveniente.

.


4. Cuatro cargas puntuales estan ubicadas en las esquinas de un cuadrado de lado a

como se muestra en la figura. A) determine la magnitud y direccin del campo electrico en la posisicin de la carga q. b) cual es la fuerza resultante sobre q. RTA

A)

,

5. Una bola de corcho cargada de masa m. est suspendida en una cuerda ligeraen

presencia de un campo elctrico ( ) ,. Donde A y B son nmeros positicos. La bola est en equilibrio de un ngulo . Encuentre a) la carga de la

bola y b) la tensin de la cuerda. RTA :

6. Tres cargas puntuales estn dispuestas en lneas. La carga . Est en el

origen. La carga , est en . cul es la magnitud y el signo de si la fuerza neta sobre ella es cero? RTA :

7. Tres cargas puntuales estn ordenadas a lo largo del eje de las , est

en el origen la carga est en . La carga Dnde esta situada si la fuerza neta sobre es de en la direccin . RTA: .

8. Dos partculas con carga y estn separadas una distancia de

. en que punto a lo largo dela recta que une a las dos cargas el campo elctrico total es cero debido a las dos cargas? RTA: 0,24m entre ellas.


EVALUACION

a) Tres cargas puntuales q, -2q y q se localizan a lo largo del eje x, como se muestra en la figura anexa. Muestre que el campo elctrico en P (y>>a) a lo largo del eje y es:

jy

qakE e

34

2

b) Dos cargas puntuales Q y Q se encuentran en los puntos P1(-1,0) y P2(1,0) respectivamente. Determinar: a) El vector de campo elctrico en el punto P(0,0). b) Las coordenadas donde se debe ubicar una tercer carga Q para que el campo en el punto P(0,0) sea cero.

c) En la figura se muestra una semicircunferencia de radio a y una lnea de longitud 2 a ,

que tienen densidad lineal uniforme de carga (C/m). Calcular el campo elctrico en el centro del semicrculo.

d) Cuatro cargas estn ubicadas en los vrtices de un cuadrado de lado a, como se muestra en la figura anexa. Calcular: La fuerza total ejercida sobre la carga 3Q y el campo electrico.

-Q Q

(0,0) E1 E2

E

a 2a


d) Una varilla semiinfinita tiene una carga constante por unidad de longitud . Calcule la

fuerza elctrica que ejerce sobre la carga q0

BIBLIOGRAFIA. Serway R. Fsica Tomo II, Ed. 5ta. Mc Graw Hill, COD 530.S492f Sears y Zemansky, Fsica Universitaria II, Editorial Pearson, COD 530.S439f Ohanian y Markert. Fsica para Ingeniera y Ciencias Vol. 2. Ed. 3era. Mc Graw Hill.




1. Una carga puntual de est en el origen y una segunda carga puntual de

est en el eje , en . A) Halle el campon electrico (magnitud y direccin) en

cada uno de los puntos sobre el eje i) ii) iii) RTA: a)

a la derecha b) 269 N/C a la izquierda. C) 405 N/C a la izq.

2. Considere un dipolo electrico como se muestra en la figura. Las cargas estn separadas

a una distancia a. Demuetsre que el campo electrico en un punto en el eje es

. 3. Una barra aislante cargada de manera uniforme de 14cm se dobla en forma de

semicirculo como se muestra en la figura. Si la barra tiene una carga total de encuentre la magnitud y direccin del campo electrico en 0 , centro del

semicirculo. RTA: (

)


ASIGNATURA: ELECTROMAGNETISMO UNIDAD TEMTICA CIRCUITOS RC


Aplicar leyes de Coulomb y Gauss a diversas situaciones problemicas.

Analizar diversas situaciones de las cargas elctricas en reposo y campos elctricos mediante hiptesis que conducen a la solucin de problemas aplicando teoras electroestticas.

Resuelve situaciones de campo elctrico

aplicando la ley de Gauss o ley de Coulomb,

segn sea ms conveniente.

Interpreta los resultados provenientes de la

solucin de problemas particulares.


4. Cuatro superficies cerradas S1 a S4 junto con las cargas , y . Se muestran en

la figura. Encuentre el flujo elctrico a travs de cada superficie.

5. Una esfera aislante slida tiene un radio a y carga neta . Distribuida de

manera uniforme a travs de su volumen. Concnetrico con esta esfera est un cascaraon conductor de radio interior b y radio exterior c y que tiene una carga neta (VER FIGURA ). E ncuentre el campo electrico en la regin a) , b) , c) y d)

a)

( )

b) E = 0

c)

( )

d)

( )


6. Un alambre largo y recto est rodeado por un cilindro metlico hueco cuyo eje coincide con el eje del alambre. El alambre tiene una carga por unidad de longitud y el cilindro tiene una carga neta por unidad de longitud e . De acuerdo con esta informacin utilice la ley de Gauss para encontrar a) la carga por unidad de longitud unitaria en la superficie interior y exterior del cilindro , y b) el campo elctrico fuera

del cilindro a una distancia r del eje. RTA a) b)

EVALUACION

a) Un cilindro aislante infinitamente largo de radio R tiene una densidad volumtrica de carga que vara

con el radio como: )(0b

ra donde ba y,0 son constantes positivas y r es la distancia

desde el eje del cilindro. Utilice la ley de Gauss para determinar la magnitud del campo elctrico a

distancias radiales a) r < R y b) r>R.

b) Dos lminas no conductoras infinitas con densidad superficial de carga uniforme estn situadas una al frente de otra como se muestra en la figura anexa. Determine el valor del campo elctrico en puntos a) a la izquierda, b) entre las lminas, y c) a la derecha de las dos lminas.

c) Una esfera aislante slida de radio a tiene una densidad de carga uniforme y una carga total Q,

concntrica con ella est una esfera hueca conductora descargada cuyos radios interior y exterior son

b y c, como se muestra en la figura anexa, Determine la magnitud del campo elctrico en las

siguientes regiones:

a) Para: ,.ar


b) ,bra

c) Para crb

d) cr

e) Determine la carga inducida por rea unitaria en las superficies interior y exterior de la esfera hueca.

d) Considere una larga distribucin de carga cilndrica de radio R con densidad de carga uniforme .

Encuentre el campo elctrico a una distancia r del eje donde r




1. Para el circuito mostrado en la figura calcule la potencia disipada en cada resistor.

2. Para el circuito mostrado en la figura anexa, calcule a) la corriente en el resistor de 20 y b) la diferencia de potencial entre los puntos a y b.


ASIGNATURA: ELECTROMAGNETISMO UNIDAD TEMTICA CIRCUITOS RC


Aplicar el concepto de potencial a mltiples situaciones problemicas, incluyendo resistencias y circuitos.

Deduce expresiones matemticas para

resistencias segn su geometra.


3. Encuentre la diferencial de potencial entre los puntos a y b en la figura anexa. B) encuentre las corrientes

4. Para el circuito mostrado en la figura anexa, calcule a) la corriente en el resistor de y

b) la diferencia de potencial entre los puntos a y b.

5. La resistencia entre los terminales a y b en la figura anexa es de . Si los resistores

marcados con la letra R tienen el mismo valor, determine R.

6. Determine la corriente en cada rama de la figura anexa.


7. Determine la corriente en cada rama

8) Dos resistores conectados en serie tienen una resistencia equivalente sR . Cuando se conectan

en paralelo, su resistencia equivalente es R . Determine la resistencia de cada resistor.

9) Calcule IeII 21, en la figura anexa:

EVALUACION

a) Utilizando las reglas de Kirchhoff a) encuentre la corriente en cada resistor en la figura anexa. b) Determine la diferencia de potencial entre los puntos c y f. Qu punto est a potencial ms alto.

b a

I3I2

I1

5

3

12 V

24 V4

2

1


b) Encuentre la corriente que circula por un ampermetro 9.5 s despus de que el interruptor en la figura anexa se pasa de la posicin a a la posicin b.

c) Los valores de las componentes en un circuito RC en serie simple que contiene un

interruptor (figura anexa) son C=1 F, VyR 10102 6 . Para el instante en que han pasado 10 s despus de que se cierra el interruptor, calcule a) la carga en el capacitor b) la corriente en el resistor, c) la tasa a la cual se almacena la energa en el capacitor, y d) la tasa a la cual la batera entrega energa.

d) El circuito de la figura anexa ha sido conectado, por un largo tiempo. a) Cul es el voltaje a travs del capacitor. b) Si la batera es desconectada que tiempo toma al capacitor descargarse a 1/10 del voltaje inicial?.

f

c

I 1

I 3

I 2

2k 3k

80 V 60 V

10

k

C=

1 F 70 V

4 k

I 1 I 2

-

+ c

a

10 V

2

8 1

d

b

4


e) En el circuito indicado calcule cmo se dividen los 12 A al entrar al punto a. Hallar la

potencia disipada en la resistencia de 10.

BIBLIOGRAFIA. Serway R. Fsica Tomo II, Ed. 5ta. Mc Graw Hill, COD 530.S492f Sears y Zemansky, Fsica Universitaria II, Editorial Pearson, COD 530.S439f Ohanian y Markert. Fsica para Ingeniera y Ciencias Vol. 2. Ed. 3era. Mc Graw Hill.




1. En la figura anexa el cubo mide 40.0 cm en cada lado. Cuatro segmentos de alambre ab, bc, cd, da forman un lazo cerrado que conduce una corriente I =5.0 A en la direccin mostrada. Un campo magntico B =0.020 T est en la direccin positiva. Determine la magnitud y la direccin de la fuerza magntica sobre cada segmento

2. Una carga positiva q= 3.2x10-19 C se mueve con una velocidad v=(2i+3j-k) m/s a travs de una regin donde existen tanto un campo magntico uniforme como un campo elctrico uniforme. a) Calcule la fuerza total sobre la carga mvil (en notacin de vectores unitarios) si B=(2i+4j+k) T y E=(4i-j-2k) V/m. b) Qu ngulo forma el vector fuerza con el eje x positivo?

3. Un conductor consiste en un lazo circunferencial de radio R = 0.1 m y de dos largas secciones rectas como se muestra en la figura anexa. El alambre yace en el plano del papel y conduce una corriente I = 7 A. Determine la magnitud y direccin del campo magntico en el centro de la espira.


ASIGNATURA: ELECTROMAGNETISMO UNIDAD TEMTICA CAMPO MAGNETICO Y FUENTES DE CAMPO MAGNETICO.


Aplicar las diferentes leyes del magnetismo para dar soluciones sencillas.

Analizar diversas situaciones de flujos magnticos variables, as como cargas en movimiento en interaccin con campos magnticos y campos elctricos mediante hiptesis que conducen a la solucin de problemas aplicando las leyes del magnetismo

Aplica la Ley de Lorentz en la solucin de diversas situaciones relacionadas con cargas mviles en campos magnticos.

1.2 Resuelve situaciones mediante la aplicacin de las leyes del campo magntico


4. Considere el lazo que conduce corriente mostrado en la figura anexa, formado

de lneas radiales y segmentos de crculos cuyos centros estn en el punto P. Determinar la magnitud y direccin de B en P.

5. En la figura anexa, la corriente en el alambre recto largo es I1=5 A y el alambre

se ubica en el plano de un lazo rectangular, el cual conduce 10 A. Las dimensiones son c = 1 , a =0.150 m y l =0.450 m. Determine la magnitud y direccin de la fuerza neta ejercida sobre el lazo por el campo magntico creado por el alambre.

6. Determinar el campo magntico en el punto C de la figura anexa si II3

21 , e

II3

12 .

EVALUACION a) Un electrn choca con un segundo electrn inicialmente en reposo. Despus del

choque, los radios de sus trayectorias son 1.0 cm y 2.4 cm. Las trayectorias son perpendiculares a un campo magntico uniforme de 0.044 T de magnitud. Determine la energa (en KeV) del electrn incidente.

C (2 3) I

I/3 I I


b) El circuito en la figura anexa se compone de alambres en a parte superior y en la

inferior y de resortes metlicos idnticos en los lados izquierdo y derecho. El alambre en el fondo tiene una masa de 10 g y mide 5.0 cm de longitud. Los resortes se alargan 0.50 cm bajo el peso del alambre y el circuito tiene una

resistencia total de 12 . Cuando se activa un campo magntico, que apunta hacia afuera de la pgina, los resortes se alargan 0.30 cm adicionales. Cul es la intensidad del campo magntico? (La parte superior del circuito est fija).

c) a) Un conductor en forma de un cuadrado de longitud de lado l = 0.4 m conduce una corriente I = 10 A (ver figura anexa). Calcule la magnitud y direccin del campo magntico en el centro del cuadrado, b) si con este conductor se forma una espira circunferencial por la que circula la misma corriente Cul es el valor del campo magntico en el centro

d) Un largo conductor cilndrico de radio R conduce una corriente I, como se muestra

en la figura anexa. La densidad de corriente J, sin embargo, no es uniforme en la seccin transversal del conductor sino que es una funcin del radio de acuerdo con J=br, donde b es una constante. Encuentre una expresin para el campo magntico B a) a una distancia r1R, medida desde el eje.


e) Un alambre tiene la forma de un cuadrado de longitud de lado L (ver figura anexa). Muestre que cuando la corriente en el lazo es I, el campo magntico en el punto P a una distancia x del centro del cuadrado a lo largo de su eje es:

242

22

22

2

0

Lx

Lx

ILB

BIBLIOGRAFIA.

Serway R. Fsica Tomo II, Ed. 5ta. Mc Graw Hill, COD 530.S492f Sears y Zemansky, Fsica Universitaria II, Editorial Pearson, COD 530.S439f

Ohanian y Markert. Fsica para Ingeniera y Ciencias Vol. 2. Ed. 3era. Mc Graw Hill.

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