Taller 4 Electrodinámica Descubriendo la Física Profesor: Diego Garzón
1) Si usted mueve el polo norte de un imán permanente hacia la superficie de una olla de aluminio, una corriente pasará a través de esa olla y ésta se volverá magnética, repeliendo su imán permanente. Si usted detiene el imán permanente justo antes de que éste toque la olla y luego lo sostiene estacionario, la fuerza de repulsión entre la olla y el imán permanente desaparecerá gradualmente. La fuerza de repulsión desaparece porque la corriente eléctrica en la olla Maxwell asoció varias ecuaciones, actualmente denominadas Ecuaciones de Maxwell , de las que se desprende que un campo eléctrico variable en el tiempo genera un campo magnético y, recíprocamente, la variación temporal del campo magnético genera un campo eléctrico · Se vuelve no magnética una vez el imán permanente detiene su movimiento. · detiene su incremento y se vuelve constante una vez el imán permanente detiene su movimiento. · Se detiene lenta y gradualmente una vez el imán permanente detiene su movimiento. Por qué la olla queda cargada eléctricamente. · Se convierte en una corriente alterna una vez el imán permanente detiene su movimiento y los polos magnéticos de la olla se lanzan de atrás hacia delante rápidamente.
2) El suministro de energía para su máquina contestadora es un pequeño cubo negro que se conecta directamente a un enchufe eléctrico. El principal componente en este suministro es un transformador. Una corriente moderada desde la línea de energía de 120 voltios pasa a través de la bobina primaria de este transformador. Si la bobina principal del transformador tiene 20 veces más vueltas de alambre que la bobina secundaria, entonces la bobina secundaria suministra
· un voltaje mayor y una corriente mayor que la primaria.
· un voltaje menor y una corriente mayor que la primaria. · un voltaje menor y una corriente menor que la primaria. · un voltaje mayor y una corriente menor que la primaria.
3) La principal ventaja de enviar corriente eléctrica por el país en líneas de transmisión de alto voltaje es que Westinghouse argumentaba que con la ca se podían usar transformadores para aumentar y reducir el voltaje, pero no con cd; los voltajes bajos son más seguros de usar por los consumidores, pero los altos voltajes y las correspondientes corrientes bajas son mejores para la transmisión de energía agrandes distancias para reducir al mínimo las pérdidas de i2R en los cables. · llevan menos energía por carga que líneas de transmisión de bajo voltaje. · La energía eléctrica perdida en los cables es ampliamente reducida. · Estas líneas de transmisión son menos propensas a caer en la vía que las líneas de transmisión de bajo voltaje, las cuales están mucho más cerca del suelo.
· llevan mucha más corriente que las líneas de transmisión de bajo voltaje. 4) Usted tiene un pequeño motor DC que normalmente opera con corriente directa de 3 Voltios, lo que significa que si usted lo fuera a conectar a una batería de 3 Voltios en un circuito éste giraría adecuadamente. Pero en lugar de conectar el motor a una batería, usted lo conecta a un bulbo de linterna de 3 Voltios en un circuito. Cualquier corriente que pase a través del motor debe, por lo tanto, pasar a través del bulbo y volver al motor. Cuando usted hace girar el eje del motor rápidamente con sus dedos, el bulbo se enciende. El motor es capaz de hacer que el bulbo se encienda porque al girar su eje Maxwell asoció varias ecuaciones, actualmente denominadas Ecuaciones de Maxwell, de las que se desprende que un campo eléctrico variable en el tiempo genera un campo magnético y, recíprocamente, la variación temporal del campo magnético genera un campo eléctrico · hace que el imán permanente se te mueva, produciendo un campo eléctrico que presiona corrientes a través de rollos de alambre cercanos.
· invierte los polos magnéticos de positivo a negativo, así que las cargas son presionadas a través de rollos de alambre en el motor. · produce momento angular, lo que magnetiza la corriente en los rollos del motor, así que esta corriente pasa hacia fuera del motor y no hacia adentro. · saca la energía eléctrica de 3 Voltios almacenada en el motor durante sus operaciones previas y esta energía ilumina el bulbo de 3 Voltios. ¿Qué tipo de circuito es usado para sintonizar un radio?
5) El circuito tanque en un radio es el bloque más importante del mismo. Su función es sintonizar la señal de la estación que se desea escuchar para luego entregarla a las etapas de FI, amplificador, etc. Básicamente está compuesto por una bobina y un capacitor. · Circuito de radio · Circuito de antena · Circuito tanque · Circuito inductancia
6) Un sintonizador de radio funciona porque La bobina y el capacitor se comportan de formas opuestas ante las corrientes alternas. La bobina aumenta su resistencia con la frecuencia y el capacitor la reduce. · La carga se mueve de atrás hacia adelante en el circuito tanque a cierta frecuencia, y la estación que es sintonizada debe estar muy cerca de esa frecuencia. · Las dimensiones del condensador de capacidad deben tener el mismo tamaño que la onda de señal. · El campo magnético en el inductor debe tener el mismo tamaño que el de la señal. · El campo eléctrico en el condensador de capacidad debe tener el mismo tamaño que el de la radio.
7) Si la onda de un campo eléctrico oscila de norte a sur, y la onda está viajando derecho hacia arriba, entonces ¿en qué dirección oscila la onda del campo magnético?
Las ondas electromagnéticas son transversales; las direcciones de los campos eléctrico y magnético son perpendiculares a la de propagación. · Este y oeste · Norte y sur · Arriba y abajo · No oscila; esta situación es imposible.
8) Un ingeniero en una compañía para la que usted trabaja ha reportado que encontró una onda electromagnética inusual. Esta onda sólo consta de un campo eléctrico, sin ningún campo magnético que lo acompañe. Usted está seguro que ese ingeniero está equivocado porque
Maxwell asoció varias ecuaciones, actualmente denominadas Ecuaciones de Maxwell, de las que se desprende que un campo eléctrico variable en el tiempo genera un campo magnético y, recíprocamente, la variación temporal del campo magnético genera un campo eléctrico · una onda electromagnética debe tener un campo magnético que cambie con el tiempo para producir su campo eléctrico. · Las ondas electromagnéticas siempre contienen cargas eléctricas y polos magnéticos, y estos últimos van acompañados de campos magnéticos. · Las ondas electromagnéticas contienen cargas eléctricas que se mueven y estas cargas producen campos magnéticos cuando se mueven. · Ya que las ondas que constan sólo de campos eléctricos son comunes y viajan infinitamente a través del espacio, son conocidas como “ondas eléctricas”, no como “ondas electromagnéticas”.
9) Una estación de FM le ordena al receptor de su radio cómo mover el cono parlante al variar la La frecuencia modulada (FM) o modulación de frecuencia es una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia . · Cantidad de carga eléctrica que presiona de arriba a abajo en su antena. · Amplitud de la onda de radio que produce.
· Fuerza de los campos magnéticos y eléctricos en la onda de radio que produce. · Frecuencia de la onda de radio que produce. ¿Por qué suena mejor la radio FM que la AM?
10) La calidad en radiocomunicación se gana a base de espacio. Mientras que el canal de AM tiene un ancho de banda de 10 KHz en el continente americano y de 9 KHz en el resto del mundo, el canal de las FM está, por lo general, en 200 KHz. A mayor ancho de banda, mayor cantidad de información y mejor calidad. · FM es una frecuencia más alta. · El sistema electrónico FM produce mejor reproducción de sonido. · FM tiene una amplitud de banda mayor. · Las antenas FM no necesitan ser tan altas como las AM. Dos cargas puntuales se localizan en el eje x, q1=-e en x=0 y q2=+e en x=a.
11) Determine el trabajo que debe realizar una fuerza externa para llevar una tercera carga puntual q3=+e del infinito a x=2a. La energía potencial asociada con un par de cargas puntuales separadas por una distancia es
Esta energía representa el trabajo requerido para llevar las cargas de una separación infinita una separación
( ) ( )
Determine la energía potencial total del sistema de tres cargas. Ayuda utilice la expresión de energía potencial eléctrica con varias cargas puntuales:
( )
12) En el interior de un acelerador lineal, un protón (carga +e=1.602x10^ (-19) C) se desplaza en línea recta de un punto a otro punto b una distancia total (d=0.50 m). A lo largo de esta línea, el campo eléctrico es uniforme con magnitud (E=1.5 3 10^ (7) V/m=1.5 3 10^(7) N/C en la dirección de a a b. Determine La fuerza sobre el protón: La fuerza sobre el protón está en la misma dirección que el campo eléctrico, y su magnitud es
b) el trabajo realizado sobre este por el campo: La fuerza es constante y está en la misma dirección del campo eléctrico, de manera que:
c) la diferencia de potencial Va -Vb.
13) Un dipolo eléctrico consiste en dos cargas puntuales, q1=12nC y q2=-12nC, colocadas a una distancia de 10cm una de la otra (como se muestra en la figura). Calcule los potenciales en los puntos a, b y c sumando los potenciales debidos a cada carga.
∑
En el punto a: Datos
En el punto b: Datos
En el punto c: Datos
14) Calcule la energía potencial asociada con una carga puntual de +4.0nC si se coloca en los puntos a, b y c de la figura anterior.
En el punto a: Datos
En el punto b: Datos
En el punto c: Datos
15) ¿Cuál es la magnitud del campo eléctrico en un punto situado a 2.0 m de una carga puntual q04.0 nC? (La carga puntual puede representar cualquier objeto pequeño cargado con este valor de q, si las dimensiones del objeto son mucho menores que la distancia entre el objeto y el punto del campo.
16) Vector de campo eléctrico de una carga puntual: Una carga puntual q=-8.0 nC se localiza en el origen. Obtenga el vector de campo eléctrico en el punto del campo x=1.2 m, y=-1.6 m.
⃑ √ ̂ ̂ ̂̂ ̂̂
