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MODULO ELECTRODINÁMICA

Prof: M. Sc. Luz Aída Sabogal Tamayo (abril de 2014) 1

TALLER 3.2 Flujo eléctrico y Ley de Gauss

Figura 1







El conductor interno de un cable coaxial tiene un radio de 0.8 mm y el radio interno del conductor exterior es igual a 3mm, el espacio entre los conductores se llena de polietileno, el cual tiene una constante dieléctrica de 2.3 y una resistencia dieléctrica de 18x10 6 V/m. ¿Cuál es la diferencia de potencial máxima que este cable puede soportar? Rta/: 19033.28V

Un campo eléctrico de 2 x 10^4 N/C, de magnitud y con dirección perpendicular a la superficie de la tierra existe un día en el que amenaza una tormenta. Un auto que puede considerarse como un rectángulo de 6 m x 3m viaja a lo largo de un camino que tiene una inclinación de 10º respecto del suelo. Determine le flujo eléctrico total a través de la base inferior del auto. El carro es perpendicular al fondo. El fondo está a 10º con respecto a la superficie o sea está a 10º con respecto al campo :E ×A = (2x10 4N/ C)(18m2 )cos 10º = 355kN ×m2 /C

Taller 3.2 Capacitores



¿Cuál será la capacidad del condensador cuando la llave S se cierre?. Las capacidades están dadas en f.



Tres capacitores -8F, 10F, y 14F, se conectan a las terminales de una batería de 12V. Cuanta energía suministra la batería si los capacitores se conectan:

a) En serie

b) En paralelo

Un capacitor de placas paralelas con separación de placas d se carga hasta una diferencia de potencial Vo. Una placa dieléctrica de espesor d y constante k se introduce entre las placas mientras la batería permanece conectada a estas. a) Muestre la proporción entre la energía almacenada después de que el dieléctrico se introduce y la energía almacenada en el capacitor vacío es U/Uo=k. Brinde una explicación física para este aumento en la energía almacenada. b) Que sucede con la carga en el capacitor.



Se inserta un dieléctrico entre las placas de un condensador completamente cargado que está desconectado de su fuente de carga. El dieléctrico llena completamente el espacio entre las placas. El nuevo campo eléctrico, comparado con el que había antes de introducir el dieléctrico es:

a. Mayor

b. Igual

c. Menor

Que pasaría en el ejemplo anterior, si el completamente cargado, está conectado a la batería?

Para el sistema de capacitores mostrado en la figura, VXY = 180 v, (Las capacidades se dan en μF ), encuentre:

a) La capacitancia equivalente.

b) El potencial a través de cada capacitor.

c) La carga en cada capacitor.

d) La energía total almacenada por el grupo.

e) Cuánto vale VAB?

Cuando cierto condensador de placas paralelas lleno de aire se carga con una batería, adquiere una carga (en cada placa) de 150x10-6C. Mientras la batería permanece conectada, una plancha de



dieléctrico se introduce entre las placas llenando la región. Esto produce una acumulación de carga adicional de 200x10-6C en cada placa. ¿Cuál es la constante dieléctrica de la plancha?

En la figura mostrada, determinar la capacidad equivalente entre los puntos a y b. K1 = 2, K2 = 4 y K3 = 6

En el sistema de condensadores mostrado, hallar la diferencia de potencial entre A y B. Si VAC = 33 v

Hallar la energía almacenada en el sistema de condensadores mostrados, si la diferencia de potencial entre A y B es 100 voltios.

La capacidad equivalente del sistema acoplado de condensadores es 6 μF, la diferencia de potencial es 3 v. Hallar “C” y “q”. Rpta. C = 3 μF q = 6x10-6 C



¿Cuál será la capacidad del condensador cuando la llave S se cierre?. Las capacidades están dadas en μf.

TALLER 3.3 CIRCUITOS RESISITIVOS SENCILLOS

1. Un alambre de instalación eléctrica domestica está hecho de alambre de cobre No 10, cuyo diámetro es de 0,129 cm. ¿Qué resistencia eléctrica tiene 30 cm de dicho alambre?. ¿Qué diferencia de potencial hay en los extremos del alambre cuando este lleve 10 A de corriente eléctrica?. ¿Se puede permitirse que este alambre transporte una corriente de 10 A?. Si este alambre llava 15 A, etá en equilibrio electrostático?

2. Dos alambres uno de cobre y otro de plata tienen igual longitud y diámetros, ¿cuál tiene mayor resistencia?. Si ahora estos dos alambres tienen igual longitud pero diferentes diámetros, ¿cuál debe ser la relación de sus diámetros para que tengan la misma resistencia?

3. En la figura1, determinar la resistencia equivalente entre los puntos A y B.

Figura 1 Figura 2.

4. Calcule la resistencia equivalente entre A y B., de la figura 2.



5. Si en un circuito como el de la figura 3, se abre el interruptor “S” podríamos negar que:

Figura 3.

a) No pasa nada ya que la corriente circula solo por R1.b) Aumentaría la corriente que circularía por R1.c) Disminuiría la corriente que circularía por R1.d) La caída de voltaje a través de R2 aumentaría.e) La caída de voltaje a través de R2 disminuiría

6. Calcular la corriente eléctrica que circula por la resistencia A de la figura 4.

Figura 47. En el circuito mostrado en la figura 5. Calcular la intensidad de corriente eléctrica, así como la diferencia de potencial entre los puntos A y B.

Figura 5.8. Hallar la corriente en cada uno de los ramales del circuito, de la figura 6

Figura 6.

7. En el circuito mostrado en la figura 7, determinar la corriente y la diferencia de potencial entre los puntos A y B.



Figura 7.8 En la figura 8, la lectura del amperímetro es 3 A. Calcular i1 e i3 y la lectura del voltímetro.

Figura 8

9. Un circuito en serie está compuesto por tres lámparas idénticas conectadas a una batería, como se muestra en la figura 9. Cuando el interruptor S, se cierra, ¿qué ocurre con:

Figura 9. Figura 10.

Las intensidades de las lámparas A y B b) la intensidad de la lámpara C, c) La corriente en el circuito, d) el voltaje a través de las tres lámparas? y e) la potencia entregada al circuito aumenta, disminuye o permanece igual?

10. Calcule la potencia entregada a cada resistor en el circuito que se muestra en la figura 10.11. En el amperímetro mostrado en la figura 11, se registra una lectura de 2.00 A.

Determine las corrientes I1, I2 y



Figura 11. Figura 12.

12. Tres focos eléctricos de 60 W y 120 V se conectan a través de la misma fuente de potencia, como se muestra en la figura 12. Encuentre a) la potencia total disipada en los tres focos, y b) el voltaje en cada uno, suponga que la resistencia de cada foco concuerda con la ley de Ohm (aun cuando en la realidad la resistencia aumenta de manera notable con la corriente).13. En la figura 13, todas las resistencias son iguales. La lectura del amperímetro es de 2 A y la del voltímetro es 15V. El valor de R expresado en Ohmios es:

a) 5/2 b) 15/4 c) 5/3

Figura 13. . Figura 14.

14. Los bombillos de la figura 14, tienen igual resistencia. Teniendo en cuenta que el brillo es directamente proporcional a la potencia disipada, es correcto afirmar que el brillo de los bombillos B y C juntos comparado con el brillo de A es

a) el doble, b) Igualc) La mitadd) La cuarta parte

15. Una bobina calefactora de 500W diseñada para operar a 110V, está hecha de alambre de nicromio de 0,5mm de diámetro. Si la resistividad del nicromio es de 1,5x10 -6 Ωm. ¿Cuál fue la longitud del alambre utilizado?



16. En una instalación hidroeléctrica una turbina entrega 1500hp a un generador el cual a su vez convierte el 80% de la energía mecánica en energía eléctrica. ¿Qué corriente entregará el generador a una diferencia de potencial de 2000V?

17. En la figura 15, al cerrar el interruptor sucede que:

Figura 15 Figura 16

a) Los dos bombillos se apaganb) La intensidad del bombillo A aumentac) La intensidad del bombillo A disminuyed) La intensidad del bombillo B aumentae) Una combinación de las anterioresf) nada cambia

18. En la figura 16, al cerrar el interruptor sucede que:

a) Los dos bombillos se apaganb) La intensidad del bombillo A aumentac) La intensidad del bombillo A disminuyed) La intensidad del bombillo B aumentae) Una combinación de las anterioresf) nada cambia 19. Realizando una comparación entre los circuitos I y II, se puede decir que:

Figura 18.



a) El circuito I emite más luz b) Los dos circuitos emiten la misma cantidad de luzc) El circuito II emite más luz

20. El circuito de la figura muestra dos bombillos idénticos que brillan con la misma intensidad. Están alimentados por una batería de 12 V. Al cerrar el interruptor, el brillo del bombillo A:

Figura 19a) Aumenta; b) permanece igual; c) Disminuye

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