Física III Ciclo 2012-II

FISCT Sistema a Distancia

UNIVERSIDAD INCA GARCILASO DE LA VEGA FACULTAD DE INGENIERÍA DE SISTEMAS, CÓMPUTO Y TELEC OMUNICACIONES

ASIGNATURA: FÍSICA III EXAMEN FI NAL

CICLO: 2012-II PROFESOR: O. Monroy C.

SOLUCIONARIO

1. La figura muestra una espira cuadrada saliendo de una región de campo magnético uniforme B

. Indicar la verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones:

I. La corriente eléctrica inducida es antihoraria. II. La espira es atraída hacia el campo magnético.

III. La intensidad de la corriente inducida depende de la rapidez de la espira. A) FVV B) VVV C) VFF D) FFF E) FFV Solución:

I) De la ley de Lenz y aplicando la regla de la mano derecha se deduce que la corriente inducida en la espira circula en sentido antihorario. (V)

II) De la ley de Lenz se deduce que la espira experimenta fuerza de atracción. (V) III) De las leyes de Ohm y Faraday se tiene:

ind.BLv

IR

=

Por consiguiente, Iind depende de la rapidez v de la espira. (V)

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2. El flujo magnético que pasa por la bobina de 100 espiras de la figura cambia de 2×10-2 Wb a 4×10-2 Wb en 2 s. Determine la intensidad de la corriente inducida en la bobina si la resistencia eléctrica es R = 1 Ω .

A) 1 A

B) 2 A

C) 3 A

D) 4 A

E) 5 A

Solución: De la ley de Ohm - Faraday:

2ind.

N 100 4 2I (10 ) 1 A

R t 1 2−∆φ − = = = ∆

3. En el circuito de la figura, L = 4 H, R = 8 Ω y ε = 24 V. El interruptor se cierra en el instante t = 0. ¿Cuál es la energía almacenada en el inductor cuando la corriente alcanza su valor de equilibrio?

A) 14 J B) 15 J C) 16 J D) 17 J E) 18 J Solución: Cuando la corriente alcanza su valor de equilibrio se tiene:

24I 3 A

R 8ε= = =

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Energía almacenada:

2 21 1U LI (4)(3) 18J

2 2= = =

4. ¿Cuál es la resistencia de una lámpara incandescente que utiliza una potencia

promedio de 75 W cuando se conecta a una fuente que tiene un voltaje pico de 150 V?

A) 120 Ω B) 130 Ω C) 140 Ω D) 150 Ω E) 160 Ω

Solución: La potencia promedio está dada por:

2rmsPR

ε= (1)

donde:

0rms

2

εε = (2)

Reemplazando (2) en (1) y evaluando:

2 20 (150)

R 1502P 2(75)ε= = = Ω

5. Una onda electromagnética plana se propaga en la dirección del eje + x con rapidez

8c 3 10 m / s= × . Si el campo eléctrico está descrito por:

74E 750cos x 8 10 t

15π = − π×

en la dirección del eje + y, donde E está en N/C, x se mide en metros y t en segundos, indique la verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones:

I. La longitud de onda es 7,5 m. II. La frecuencia de la onda es 40 MHz. III. El campo magnético tiene la dirección del eje +z.

A) VVV B) VFV C) FFF D) FFV E) VVF Solución:

I) 2 4

k15

π π= =λ

→ 15

7,5m2

λ = = (V)

II) 72 f 8 x10ω = π = π → 7 6f 4x10 40x10 40 MHz= = = (V)

III) Usando la regla de la mano derecha para la terna de vectores (E,B,v)

se deduce que el

vector B

tiene la dirección del eje + z. (V)