Practico 9

 Ingeniería Electrónica con Orientación en Sistemas Digitales.

FÍSICA II  PRÁCTICO DE AULA N°9. electromagnéticas

Inductancia; Circuitos LR; Oscilaciones

A.- PREGUNTAS QUE DEBEN RESPONDERSE ANTES DE COMENZAR LA CLASE DE PRÁCTICA DE AULA. 1) Demuestre que las dimensiones de las dos expresiones de L, NΦ/i y εL/(d i/ i/dt ), ), son iguales. 2)¿Cuál es el significado físico de la constante de tiempo inductiva? 3) Muestre todas las analogías formales que encuentre entre un capacitor de placas  paralelas (en campos eléctricos) y un solenoide largo (en campos magnéticos). 4)¿A qué se llama oscilaciones forzadas? ¿Cuándo se produce resonancia?

B.- PROBLEMAS PARA RESOLVER EN LAS PRÁCTICAS DE AULA. 1) Un solenoide se enrolla con una sola capa de alambre aislado de cobre (diámetro: 2.52 mm). Mide 4.10 cm de diámetro y 2.0 m de largo.¿Cuál es la inductancia por metro en el solenoide cerca de su centro? Suponga que los alambres contiguos se tocan y que el espesor del aislamiento es despreciable. 2) La inductancia de una bobina de N vueltas enrollada compactamente es tal que se induce una fuerza electromotriz de 3.0 mV cuando la corriente cambia con una rapidez de 5.0 A/s. Una corriente estacionaria de 8.0 A produce un flujo magnético de 40 μWb. a)Calcule la inductancia de la bobina  b)¿Cuántas vueltas tiene? 3) Dos inductores L1 y L2  están conectados en paralelo y separados por una gran distancia a) Demuestre que la inductancia equivalente es

1  Le

=

1  L1

+

1  L2

 b) ¿Por qué debe ser grande su separación para que se mantenga esta relación? 4) El número de conexiones (encadenamientos) de flujo en cierta bobina con una resistencia de 745 MΩ  es 26.2 mWb cuando circula una corriente de de 5.48 A. a) Calcule su inductancia. b) si de repente conectamos una batería de 6.0 V en ella, ¿cuánto tardará la corriente en aumentar de 0 a 2.53 A? 5) En la figura ε = 100 V, R 1 = 10Ω, R 2 = 20 Ω, R 3 = 30 Ω y L = 2.0 H. Determine los valores de i1 e i 2, a) inmediatamente después de cerrar el interruptor S, b) mucho tiempo después de hacerlo, c) inmediatamente después de volver a abrirlo y d) mucho tiempo más tarde.

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6) En un circuito LC, L = 1.13 mH y C = 3.88 μF. La carga máxima del capacitor es 2.94 μC. Obtenga la corriente máxima. 7) Un circuito oscilatorio LC está diseñado para operar con una corriente máxima de 31 mA. La inductancia de 42 mH permanece fija y se varía la frecuencia cambiando C. a) Si el capacitor tiene un voltaje máximo de 50 V,¿puede el circuito funcionar sin  peligro con una frecuencia de 1.0 MHz?  b) Cuál es la frecuencia máxima de operación segura? c) ¿Cuál es la capacitancia mínima? 8) Un circuito de malla simple consta de un resistor de 7.22 Ω, de un inductor de 12.3 H y de un capacitor de 3.18 μF. Al inicio este último tiene una carga de 6.31 μC y la corriente es cero. Calcule la carga en el capacitor al cabo de N ciclos y para N = 5, 10 y 100.

C.- PROBLEMAS ADICIONALES 1) Un solenoide de 126 cm de largo se forma con 1870 vueltas que transportan una corriente de 4.36 A. Su núcleo está lleno con hierro y la constante de permeabilidad efectiva es 968. Calcule la inductancia del solenoide, suponiendo que puede tratarse como ideal, con un diámetro de 5.45 cm. 2) En 5.22 s, la corriente en un circuito LR se eleva hasta alcanzar una tercera parte de su valor. Calcule la constante de tiempo inductiva. 3)¿Cuál debe ser la magnitud de un campo eléctrico uniforme para que tenga la misma densidad de energía que la de un campo magnético de 0.50 T? 4) ¿Qué resistencia debería conectarse a un inductor L =220 mH y a un capacitor C = 12 μF en serie, a fin de que la carga máxima en el capacitor disminuya al 99 % de su valor inicial en 50 ciclos?

D.- PREGUNTAS ADICIONALES 1) En un circuito LR ¿puede alguna vez la fuerza electromotriz inducida ser más grande que la de la batería? 2)En un circuito LR,¿es la corriente del resistor siempre la misma que la corriente que  pasa a través del inductor? 3)¿Por qué un circuito LC no deja simplemente de oscilar cuando se descarga por completo el capacitor?