FISICA GENERAL ELECTROMAGNETISMO

GUIA DE EJERCICIOS MDULO E

E-1) CORRIENTE ELCTRICAObjetivos de aprendizaje: Esta gua es una herramienta que usted debe usar para lograr los siguientes objetivos: Calcular la corriente total a partir de una distribucin de densidad de corriente. Calcular la densidad de corriente y la velocidad de arrastre de una distribucin de corriente. Leer, analizar, plantear y resolver problemas relacionados con los temas anteriores.

Problema N03) Por una tira de silicio, de ancho w = 3.2 [mm] y espesor d = 250 [m], fluye una corriente i de 190 [mA]. El silicio es un semiconductor de tipo n, que ha sido contaminado (dopado) con una cantidad controlada de impurezas de fsforo. La contaminacin tiene el efecto de aumentar enormemente a n, el nmero de portadores de carga (electrones, en este caso) por unidad de volumen, en comparacin con el valor por el silicio puro. En este caso, n = 8.01021 [m-3]. a) Cul es la densidad de la corriente en la tira? b) Cul es la velocidad de arrastre? Problema N04) Supongamos que tenemis 2.10108 iones positivos doblemente cargados por centmetro cbico, todos movindose hacia el norte a una velocidad de 1.40105 [m/s]. a) Calcule la densidad de corriente, en magnitud y direccin. b) Puede usted calcular la corriente total en este haz de electrones? Si no, qu informacin adicional se necesita? Problema N05) Una corriente pequea pero mensurable de 123 [pA] existe en un alambre de cobre cuyo dimetro es de 2.46 [mm]. Calcule: a) la densidad de corriente b) la velocidad de arrastre de los electrones, Problema N06) Cerca de la Tierra, la densidad de protones en el viento solar es de 8.70 [cm-3] y su velocidad es de 470 [km/s]a) Encuentre la densidad de corriente de estos protones. b) Si el campo magntico de la Tierra no los desviara, los protones chocaran con ella. Qu corriente total recibiria la Tierra? Problema N07) Cunto tiempo le toma a los electrones pasar desde la batera de un automvil hasta el motor de arranque? Supngase que la corriente es de 115 [A] y que los electrones viajan por un alambre de cobre de 31.2 [mm2] de rea de seccin transversal y 85.5 [cm] de longitud. Problema N08) La banda de un acelerador electrosttico tiene 52.0 [cm] de anchura y viaja a 28.0 [m/s]. La banda introduce en la esfera una carga correspondiente a 95.0 [A]. Calcule la densidad de carga superficial en la banda.

Problema N01) El mdulo de la densidad de corriente por un conductor cilndrico de radio R vara de acuerdo con la ecuacinJ (r ) = J 0 1 r

(

R

)

donde r es la distancia desde el eje. a) Calcule la corriente en trminos de J0 y del rea de seccin transversal A = R2. b) Repita el clculo si el mdulo de la densidad de corriente fueraJ (r ) = J0 r R

Problema N02) El extremo de un alambre de aluminio cuyo dimetro es de 2.5 [mm] est soldado al extremo de un alambre de cobre cuyo dimetro es de 1.8 [mm]. Por el alambre compuesto fluye una corriente estable i de 1.3 [A]. a) Cul es la densidad de corriente en cada alambre? b) Calcule la velocidad de arrastre de los electrones de conduccin en el alambre de cobre.

Problema N09) Supongamso que el material que compone a un fusible se funde cuando la densidad de corriente llega a 440 [A/cm2]. Qu dimetro de alambre cilndrico deber usarse para que el fusible limite la corriente a 0.552 [A]? Problema N10) Se tiene una esfera conductora aislada de 13 [cm] de radio. Por un alambre fluye una corriente una corriente de 1.0000020 [A] que entra a ella. Por otro alambre fluye una corriente de 1.0000000 [A] que sale de ella. Cunto tiempo le tomar a la esfera aumentar su potencial en 980 [V]?