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Faraday

Faraday. Una barra conductora, de longitud L, se mueve, con velocidad V, hacia la derecha sobre un conductor con forma de U en un campo magnético uniforme que apunta hacia fuera de la página. Averiguar la fuerza electromotriz inducida en función de B, L y V. Solución. Sabemos que:.

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Presentation Transcript

  1. Faraday • Una barra conductora, de longitud L, se mueve, con velocidad V, hacia la derecha sobre un conductor con forma de U en un campo magnético uniforme que apunta hacia fuera de la página. Averiguar la fuerza electromotriz inducida en función de B, L y V.

  2. Solución Sabemos que: ϕB = ∫B .dA y dϕ/dt = -Fem Ley de Faraday Fem= -d(∫B .dA)/dt Fem= -Bd(∫dA)/dt Fem= -BLd(∫dx)/dt ϕB :Flujo de Campo Magnético Fem: Fuerza Electromotriz dA = L .dx dx/dt = V Fem= -BLV

  3. Capacitores 2. Calcule la capacitancia de un capacitor de placas paralelas que miden 20 cm x 30 cm y están separadas por una brecha de aire de 1 mm. • cuál es la carga en cada placa si a través de ellas se conecta una batería de 12VDC? • estime el área para construir un capacitor de 1 Faradio.

  4. Solución a) b) C = ε0 .A/d C = ε0 .A/d C = (8,9x10^-12)(6x10^-2) 10^-3 A= d .C/ε0 C = 5,34x10^-10 F A = (10^-3)(1) (8,9x10^-12) Q = C .V Q = (5,34x10^-10)(12) A = 1,12x10^8 m^2 Q: Carga (C) C: Capacitancia (F) A: Área (m^2) Q = 6,408x10^-9 C

  5. Energía almacenada en un capacitor(de una unidad de flash en una cámara fotográfica) 3. Cuánta energía eléctrica puede almacenar un capacitor de 150 microfaradios a 200 V? 4. Si dicha energía se libera en 1 milisegundo cuál es la salida de potencia equivalente?

  6. Solución 3. V = 200 V C = 150x10^-6 F 4. W = 3 J t = 10^-3 s W = CV^2 2 W = P .t P = W/t P = 3/10^-3 W = (150x10^-6)(200)^2 2 P = 3 kw W = 3 J P : Salida de potencia del capacitor W : Energía almacenada en el capacitor

  7. Corriente es Flujo de carga eléctrica 5. Cuál es la carga que circula cada hora por un resistor si la potencia aplicada es un kilovatio R: Resistencia I: Corriente eléctrica P = I^2 . R I = (P/R)^1/2 Q = t(P/R)^1/2 I = Q/t Q = I .t Q = 3600t(1000/R)^1/2 C Q = t(1000/R)^1/2 Como las unidades son segundos tenemos que multiplicar por 3600 para hallar cada hora

  8. Corriente eléctrica 6. Por un alambre circula una corriente estacionaria de 2.5 A durante 4 minutos. a) Cuánta carga total pasa por su área transversal durante ese tiempo? b) a cuántos electrones equivaldría?

  9. Solución a) I = Q/t Q = I .t Q = 600 C Q = (2,5 A)(240 s) I = 2,5 A t = 240 s b) 1 C/1,6x10^-19e = 6,25x10^18 600 C= (600)(6,25x10^18)e 600 C = 3,75x10^21e

  10. Ley de Ohm 7. El bombillo de una linterna consume 300 mA de una batería de 1,5 V. • a) Cuál es la resistencia de la bombilla? • b) Si la batería se debilita y su voltaje desciende a 1,2 V cuál es la nueva corriente?

  11. Solución a) V= I .R R= V/I R= 1,5 V/300x10^-3 A V = 1,5 V I = 300 mA R= 5 ohm b) V = 1,2 V R = 5 ohm I= V/R I= 1,2 V/5ohm I= 240 mA

  12. Corriente eléctrica en la naturaleza salvaje 8. En un relámpago típico se puede transferir una energía de 10 Giga julios a través de una diferencia de potencial de 50 Mega Voltios durante un tiempo de 0,2 segundos. • Estime la cantidad de carga transferida entre la nube y la tierra. • La potencia promedio entregada durante los 0,2 segundos.

  13. Solución a) W = V .Q Q= W/V W = 1x10^10J V = 5x10^7 V Q= 1x10^10 J/5x10^7 V Q = 200 C b) W = P .t P= W/t W = 1x10^10J t = 2x10^-1 s P= 1x10^10 J/2x10^-1 V P = 5x10^10 w

  14. Circuitos 9. Dos resistores de 100 ohmios están conectados en paralelo y en serie a una batería de 24 VDC. • Cuál es la corriente a través de cada resistor • Cuál es la resistencia equivalente en cada circuito?

  15. Solución Paralelo Serie W = 1x10^10J V = 5x10^7 V a) I= V/R I = 24 V/100 ohm I = 24 V/200 ohm I= 240 mA I= 120 mA b) Re = R1 + R2 1/Re = 1/R1 + 1/R2 Re = 100 + 100 = 200 ohm 1/Re = 1/100 + 1/100 = 1/50 Re = 50 ohm

  16. Transformadores 10. Un transformador para uso doméstico reduce el voltaje de 120 VAC a 9 VAC. La bobina secundaria tiene 30 espiras y extrae 300 mA. Calcule: • El número de espiras de la bobina primaria. • La potencia transformada

  17. Solución Ns = 30 espiras Vp=120 V Vs =9V a) Np/Ns= Vp/Vs Np= Vp .Ns/Vs Np = No. De vueltas de la bobina principal Ns = No. De vueltas de la bobina secundaria Vp=Voltaje de entrada Vs =Voltaje de Salida Np= (120 V)(30)/9 V Np= 400 espiras b) Is= 300 mA Vs =9V P = Ip .Vp= Is .Vs P = (9 V)(300x10^-3 A) P = 2,7 w

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