trabajo unidad 1 electromagnetismo

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIAEscuela de ciencias básicas tecnologías e Ingeniería ECBTIELECTROMAGNETISMO 201424

PROGRAMA: CIENCIAS BÁSICAS.

CURSO: ELECTROMAGNETISMO 201424

Presentado por :

ALEXANDER DE ARMAS ROBLES

ANNY ESTHER VALLE BARRAGAN

FILADELFO ATENCIO

WALTER JEINS ARRIETA

GRUPO:

201424-36

TUTOR:

MARCO JOSE BARRERA

FASE DE LA ESTRATEGIA:

Momento uno: Evaluación intermedia

CEAD:

Cartagena.

Cartagena de indias 17 de marzo de 2016, Colombia

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD – www.unad.edu.co 1/21PTU: www.unadvirtual.org / Docente diseñador de plantilla: Georffrey Acevedo.

http://www.unad.edu.co/


INTRODUCCION

A través de lo aprendido en esta unidad del curso de Electromagnetismo, se han conocidos

los conceptos de campo, potencial eléctrico y campo eléctrico, desarrollando capacidades de

análisis de problemas cotidianos, llevándolos al desarrollo matemático, a través de fórmulas

planteadas por leyes establecidas y aprendidas en dicha unidad

Se ha hecho un análisis de los ejercicios y las aplicaciones en la vida cotidiana ya sean en

nuestros hogares o en la industria.




DESARROLLO DE ACTIVIDADES

Ejercicio 1 desarrollado por: WALTER JEINS ARRIETA

¿Cuál es la magnitud y dirección del campo eléctrico 20 cm arriba de una carga aislada de 33 x 10-6 C?

q=33 x10−6 c , ke=8.99 x 109 nm2

c2

r=20cm=0.2m

Aplicamos a la formula

E=keqr2 J=(8.98x 109 N M 2

C 2 )(33 x10−6 c)

¿ ¿

E=(7416750 NC ) J encontramos laDirecion positivaeje Y




Ejercicio 2 resuelto por:FILADELFO ATENCIO.

Determinen la fuerza eléctrica que actúa sobre las cargas q1 = + 5 x 10-6 C y q2 = + 3,5 x 10-6 C, las cuales se encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de 5 cm. Dibujen un esquema del ejercicio. ¿La fuerza eléctrica es de atracción o de repulsión? Justifiquen su respuesta.

SoluciónFuerzaen lineaq1=+5×10−6c=5μcq2=35×10−6c = 35μcd = 5 cm = 0, 05m

F=K q1q2

d2

k=9×109N m2/c

F=9×109 N m2

c2 × 5×10−6 c×35×10−6 c(0,05m )2

F=(9×5×35 )×109−6−6Nm2c2

c2×2.5×10−3m2

F=1575×10−3N2.5×103

F=63 N

Por ser las cargas de igual signo, la fuerza es de repulsión


ESQUEMA



Ejercicio 2 modificado por:ALEXANDER DE ARMAS

Determinen la fuerza eléctrica que actúa sobre las cargas q1 = + 20 x 10-6 C y q2 = + 70 x 10-6 C,Las cuales se encuentran en reposo y en el vacío a una Distancia de 2.5 cm. Dibujen un esquema del ejercicio. ¿La fuerza eléctrica es de atracción o de repulsión? Justifiquen su respuesta.Aplicamos la ley de coulomb que dice:La fuerza eléctrica entre dos pequeñas esferas cargadas es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, es decir:

F=k∗q1 . q2

r2

Donde F: fuerza eléctrica entre las cargas, [N].q1, q2 : magnitudes de las cargas eléctricas bajo consideración, [C].r : distancia de separación entre las cargas, [m].

k : constante de proporcionalidad, [ N m2

C2 ]

q1=+20×10−6cq2=+70×10−6c r = 2.5 cm = 0, 025mk=9×109N m2/c

F=9×109 N m2

c2 × 20×10−6 c×70×10−6 c(0.025m )2

F=9×109 N m2

c2 × 140×10−12 c2

0.625×10−3m2

F=(9×140 )×109−12N m2 c2

c2×0.625×10−3m2

F=1260×10−3N0.625×10−3 =2016N

La temática corresponde a Campos electrostáticos y el tema tocado en este ejercicio es campos eléctricos


ESQUEMAPor ser las cargas de igual signo por lo tanto la fuerza es de repulsión

r

q1

q2



Ejercicio 3 desarrollado por:ALEXANDER DE ARMAS

Carga y campo eléctrico

3-Determinen el valor del campo eléctrico en un punto A sabiendo que si se coloca un electrón en dicho punto recibe una fuerza de F=6,4 x 10−14NRecuerden que la carga del electrón es:e−¿=−1,6x 10−19C ¿

Dibuje un esquema del ejercicio.

El ejercicio se desarrolla usando la siguiente formula de campo eléctrico,

E=FQ , donde:

E=campo el é ctrico ,F=fuerzaQ=carga

E=FQ

=entonces ,E= 6,4∗10−14N−1,6∗10−19C

E=−4∗105 NC

Esquema del ejercicio.

Como la carga del electrón es negativa, el sentido de la fuerza es opuesto al delcampo, dado que es una operación donde el escalar es negativo, el resultado del campo nosda negativo lo que nos está señalando que el vector fuerza y campo son co-lineales pero de sentidos opuestos




Ejercicio 3 modificado por:FILADELFO ATENCIO

Desarrollo:El ejercicio se desarrolla usando la siguiente formula de campo eléctrico,

E=FQ , donde:

E=campo el é ctrico ,F=fuerzaQ’=carga

E= FQ’ =entonces , E= 5,2 x10−14N

−1,4 x10−19C

E=−3,71 x 10(−14)−(−19 ) NC

E=−3,71 x 105 NC

Esquema del ejercicio

Como la carga del electrón es negativa, el sentido de la fuerza es opuesto al del campo, dado que es una operación donde el escalar es negativo, el resultado del campo nos da negativo lo que nos está señalando que el vector fuerza y campo son co-lineales pero de sentidos opuestos

Temática a la que se hace referencia en este ejercicioLa temática es el “campo eléctrico” y el tema específico es “determinación del campo eléctrico”




Ejercicio 4 desarrollado por:ALEXANDER DE ARMAS

Calcule la capacidad equivalente a los condensadores: C1 = 4 mF, C2 = 3 mF y C3 = 5 mF, si: a) están conectados en serie b) están conectados en paralelo. Recuerden que el prefijo “ m ” es de “ mili ” y equivale a10−3

Desarrolloa). Condensadores en serie:Para hallar la capacidad equivalente de un circuito de condensadores conectados en serie se utiliza la siguiente fórmula. C eq=Capacitanciaequivalente

1Ceq

= 1C1

+ 1C2

+ 1C3

+… 1Cn

El diagrama de conexión es:

1Ceq

= 14mF

+ 13mF

+ 15mF

1Ceq

=0.25mF+0.333mF+0.200mF=0.783mF

C eq=1

0.783=1.276mF=1.276∗10−3F




La capacidad equivalente para un circuito en serie de condensadores es:C eq=1 .276mF

b). Condensadores en paralelo:Para hallar la capacidad equivalente de un circuito de condensadores conectados en para-lelo se utiliza la siguiente fórmula.

C eq=C1+C2+C3+………Cn


C eq=C1+C2+C3=C eq=4mF+3mF+5mF=Ceq=12mFC eq=12∗10−3 FLa capacidad equivalente para los anteriores condensadores conectados en paralelo es un condensador de: C eq=12mFC eq=12∗10−3 F




Ejercicio 4 modificado por:FILADELFO ATENCIOCalcule la capacidad equivalente a los condensadores: C1 = 6 mF, C2 = 8 mF y C3 = 1 mF, si: a) están conectados en serie b) están conectados en paralelo. Recuerden que el prefijo “m” es de “mili” y equivale a10−3

Desarrollo:

a). Condensadores en serie:Para hallar la capacidad equivalente de un circuito de condensadores conectados en serie se utiliza la siguiente fórmula.

C eq=Capacitancia equivalente

1Ceq

= 1C1

+ 1C2

+ 1C3

+… 1Cn


1Ceq

= 16mF

+ 18mF

+ 11mF




1Ceq

=0.166mF+0.125mF+1mF=1.291mF

C eq=1

1 .291mF=0.7745mF=0 .7745 x10−3F

0.7745 x10−3F=7,745 x10−1 x103 F=7.745 X 10(−1 )+(−3)=7.745 x10−4

¿7,745 x10−4mF

La capacidad equivalente para un circuito en serie de condensadores es:C eq=7.745 x104mF

b). Condensadores en paralelo:Para hallar la capacidad equivalente de un circuito de condensadores conectados en para-lelo se utiliza la siguiente fórmula.






C eq=C1+C2+C3=Ceq=6mF+8mF+1mF=C eq=15mFC eq=15 x 10−3F

La capacidad equivalente para los anteriores condensadores conectados en paralelo es un condensador de: C eq=15mFC eq=15 x 10−3F

Temática:Un condensador es un componente que tiene la capacidad de almacenar cargas eléctricas y suministrarlas en un momento apropiado durante un espacio de tiempo muy corto.

Para solucionar este problema hablaremos de “asociación de condensadores”

Los condensadores pueden asociarse de diferentes formas: en serie, en paralelo y mixto.

Para resolver este problema utilizaremos las fórmulas de asociación:

a) En serie:

Se dice que están acoplados en serie, cuando al terminal de salida de uno, se le une el de entrada de otro, y así sucesivamente.

Formulas:

La intensidad que llega a cada condensador es la misma. Podemos decir, por tanto, que la carga que tendrá cada uno es la misma.




Qt = QC1 = QC2 = QC3 =

Sin embargo las tensiones serán diferentes, la tensión total se repartirá entre los condensa-dores en función de su capacidad.

V t = VC1 + VC2 + VC3 +.

C eq=Capacitancia equivalente

b) Paralelo:

Cuando todas las entradas van unidas y a la vez también las salidas, se dice que están co-nectados en paralelo.

Formulas: La tensión en todos los condensadores será la misma, igual a la suministrada por la fuente que los carga.

V t = VC1 = VC2 = VC3 =

La carga de cada condensador estará entonces en función de su capacidad.

QC1 = C1 · V t QC2 = C2 · Vt QC3 = C3 · V t

La capacidad total o equivalente será igual a la suma de las capacidades de cada condensa-dor.





Ejercicio 5 desarrollado por:


Una esfera metálica de paredes delgadas tiene 25 cm. de radio y lleva una carga de 3 x 10-7

C. Encuentre E para un punto dentro de la esfera y para un punto fuera de la esfera.

F=3 x10−7c

V=25 cm

Hallamos el punto fuera de la esfera

∮EdA= qE0

E∮dA= qE0

Hallamos el punto dentro de la esfera

La carga dentro de la esfera es = 0

∮E−dA= qE0

E= q0

E0

E=0 E= q04 πE0 r2

Entonces remplazamos:

E= 3 X 10−7C

4 π .0,25 M .8,8542X 10−12F /M

¿43140.2 NC






Una lámina infinita cargada tiene una densidad superficial de carga 1x 10-7 C/m2. ¿qué separación tienen dos superficies equipotenciales entre las cuales hay una diferencia de potencial de 5 voltios?

C=1 X 10−7C /M 2

V=5

∮E .dS=q

E= C2 Eo

Vd

= C2 Eo

d=V .2 .EoC

d=5.2 .8,8542X 10−12F /M1 X10−7C /M 2

¿8,85 X 10−4M

¿0.0885CM





FILADELFO ATENCIO

Dos condensadores de 2.0 µF y 4.0 F se conectan en paralelo y se les aplica una diferencia del potencial de 300 voltios. Calcule la energía total almacenada en el sistema.

Desarrollo:

Condensador 20μf y 4.0 μfDiferencia de potenciade300VCalcular la energia totalalmacenada enel sistema

V b=300 vCT=20 μf +4 f

CT=2×10−6 f +4CT=0,000002 f+4 fCT=4.000 .002

Formula :w=12Qv=1

2c v2

w=energia potencial decapacitor (J)c=capacitancia(F )

V= diferencia de voltaje

w (−J )=12

(4.000002 f ) (300 v )2=180000,09 Julios

Ejercicio 7 modificado por:




Alexander de armasDos condensadores de 50.0 µF y 25.0µ F se conectan en paralelo y se les aplica una diferencia del potencial de 440 voltios. Calcule la energía total almacenada en el sistema.

Desarrollo:Dados los valores:

1-Condensador 50 μf 2-1-Condensador 25.0 μfDiferencia de potencia de: 440 V

Se procede a calcular la energía almacenada en el sistema

V b=440 v

Para hallar la capacidad total de un circuito de condensadores conectados en paralelo se utiliza la siguiente fórmula.

CT=C 1+C2+…Cn

CT=C 1+C2=50μf +25μf=75μf

La capacidad equivalente para los anteriores condensadores conectados en paralelo es un condensador de:

CT=75μf=0.000075 f

Aplicando la formula tenemos:

Formula :w=12Qv=1

2c v2

Donde w=energia potencial decapacitor (J)c=capacitancia(F )v = diferencia de voltaje

w ( J )= (0.000075 f ) (440 v )2 12

=14.522

=7.26 Julios

La temática es el “Campo eléctrico, y el tema específico es “potencial eléctrico”



28 cm

28 cm

28 cm


Ejercicio 8 resuelto por:

ANNY ESTHER VALLE BARRAGAN

El flujo eléctrico total de una caja cubica de 28 cm de lado es de 1,45 x 103 Nm2/C. ¿Qué carga encierra la caja?

q+¿∈0∅∈

q=(8,85×10¿¿−12 C2

Nm2 )¿¿

q=1,28×10−8C

Ejercicio 8 modificado por:WALTER JEINS ARRIETA GILEl flujo eléctrico total de una caja cubica de 25 cm de lado es de 1,25 x103 Nm2/C. ¿Qué carga encierra la caja?

q+¿=ϵ 0∅ ϵ ¿

q=(8,85 x10−12 C2

Nm2 )(1,25 x 103 Nm2

C )q=1,10625 x10−8C




Ejercicio 10 resuelto por:ANNY ESTHER VALLE BARRAGAN¿Cuál es el potencial eléctrico a 15,0 cm de una carga puntual de 4.00 C?

v=KQr

Q=4,00Cr=0,15m

v=(9×10¿¿9Nm2/C2)(4C)(0,15m)❑

v=2.4 ×1012 v¿

Ejercicio 10 modificado por:WALTER JEINS ARRIETA GIL¿Cuál es el potencial eléctrico a 20,0 cm de una carga puntual de 6.00 C?

v=KQr

Q=6,00C

r=0,20m

v=(9×10¿¿9Nm2/C2)(6C)0,20m

=2,7∗1011 NmC

¿




CONCLUSIONES

En términos generales podemos decir que tenemos claros los conceptos de capacidad

equivalente en condensadores conectados en paralelo es mayor que el condensador de

mayor valor en el circuito; también podemos afirmar que en los condensadores conectados

en serie, la capacidad equivalente es menor que el condensador de menor valor en el circuito

También pudimos entender que:

La fuerza eléctrica entre dos pequeñas esferas cargadas es inversamente proporcional al

cuadrado de la distancia que las separa, es decir: que entre más distancia estén las cargas

separadas la fuerza entre ellas es menor




REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Arrayás Manuel (2008). Electromagnetismo, circuitos y semiconductores:

Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2068/lib/unadsp/detail.action?

docID=10227991

López Rodríguez, Vitoriano (2013).Electromagnetismo I, Recuperado de:

http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2068/lib/unadsp/reader.action?docID=10663249&ppg=12

García, Franco, Á. (2013). El Curso Interactivo de Física en Internet. Recuperado de:

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/elecmagnet.htm

Módulo de “Electromagnetismo” de la UNAD recuperado de:

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/2150502/Modulo_pdf/Contenidos_Didacticos_E_E_-

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Resnick, Halliday. (1999) Física Tomo II. Sexta edición. Compañía editoria continental.

Tipler, P. y Mosca, G.(2007) Física para la Ciencia y la Tecnología, Volumen 2.Quinta edición.

Barcelona. Reverte.

Sears F., Zemansky M. & Young H, ( 2009 ) Física Universitaria



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trabajo unidad 1 electromagnetismo

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