Módulo 12 Actividad integradora 1 “Electromagnetismo en el entorno” M12S1AI1 PDF

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Módulo 12Diana Elizabeth Espinoza Montes de OcaActividad integradora 1“Electromagnetismo en el entorno”Actividad integradora 1. Electromagnetismo en el entornoCoulomb enunció que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas es directamente proporcional al producto de ellas y es inv...

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Módulo 12 Diana Elizabeth Espinoza Montes de Oca Actividad integradora 1 “Electromagnetismo en el entorno”

Actividad integradora 1. Electromagnetismo en el entorno

Coulomb enunció que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas es directamente proporcional al producto de ellas y es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. A partir de esta ley resolverás un par de problemas, y además calcularás la energía potencial eléctrica en términos del campo eléctrico.

Propósito Reconocer conceptos relacionados con electromagnetismo y, a partir de las leyes que los rigen, despejar sus incógnitas para darles solución. ¿Qué necesito? Para realizar esta actividad debes saber… •

calcular la fuerza eléctrica y la energía potencial

•

reconocer los elementos de la ley de Coulomb

•

identificar los conceptos relacionados con electromagnetismo

Resuelve los problemas siguientes: 1. Un átomo de hidrógeno tiene estas características: Partícula

Carga (coulomb)

Masa (kg)

Electrón (e)

-1.6021917 × 10-19

9.1095 × 10-31

Protón (p)

1.6021917 × 10-19

1.67261 × 10-27

Neutrón (n)

0

1.67492 × 10-27

2. Además, en un átomo de hidrógeno, el electrón y el protón tienen en promedio una misma separación de 5.3 × 10-11 m.

3. 1.1. A partir de lo anterior, encuentra la magnitud de la fuerza eléctrica, considera la SIGUIENTE FORMULA:

𝑭=𝒌

|𝒒𝟏‖𝒒𝟐| 𝒓𝟐

Datos

F = Magnitud de la fuerza eléctrica (?) en N 𝐤 = (𝟗) ∗ (𝟏𝟎𝟗)𝐍

𝐦𝟐

𝐜𝟐

q1 = -1.6021917 × 10-19 C q2 = 1.6021917 × 10-19 C r = 5.3 × 10-11 m.

𝐅 = 𝟗 ∗ 𝟏𝟎𝟗 𝐍 𝐅=

𝐦𝟐 (−𝟏. 𝟔𝟎𝟐𝟏𝟗𝟏𝟕 ∗ 𝟏𝟎−𝟏𝟗 𝐂)(𝟏. 𝟔𝟎𝟐𝟏𝟗𝟏𝟕 ∗ 𝟏𝟎−𝟏𝟗 𝐂) ( 𝟓. 𝟑 ∗ 𝟏𝟎−𝟏𝟏 𝐦. )𝟐 𝐜𝟐

𝟗 ∗ 𝟏𝟎𝟗 𝐍𝐦𝟐𝐜 −𝟐(−𝟏. 𝟔𝟎𝟐𝟏𝟗𝟏𝟕 ∗ 𝟏𝟎−𝟏𝟗 𝐂)(𝟏. 𝟔𝟎𝟐𝟏𝟗𝟏𝟕 ∗ 𝟏𝟎−𝟏𝟗 𝐂) 𝟐. 𝟖𝟎𝟗 ∗ 𝟏𝟎−𝟐𝟏 𝐦𝟐 𝐅=

𝟗 ∗ 𝟏𝟎𝟗 𝐍𝐦𝟐 𝐜 −𝟐(−𝟐. 𝟓𝟔𝟕𝟎𝟏𝟖𝟐 ∗ 𝟏𝟎−𝟑𝟖𝐂 𝟐 ) 𝟐. 𝟖𝟎𝟗 ∗ 𝟏𝟎−𝟐𝟏 𝐦𝟐 𝐅=

RESOLUCION:

−𝟐. 𝟑𝟏𝟎𝟑𝟏𝟔𝟒 ∗ 𝟏𝟎−𝟐𝟖 𝐍𝐦𝟐 𝟐. 𝟖𝟎𝟗 ∗ 𝟏𝟎−𝟐𝟏 𝐦𝟐

𝐅 = −𝟖. 𝟐𝟐𝟒𝟔𝟗𝟑𝟒𝟗 ∗ 𝟏𝟎−𝟖 𝐍

4. 1.2. ¿Cuál es la separación de dos cargas de -4 μC si la fuerza de repulsión entre ellas es de 200 N? Deberás despejar r para calcular la distancia, obteniendo:

𝐫 = (𝐤

𝟏 𝟐

|𝐪𝟏 ‖𝐪𝟐 | ) 𝐅

DATOS: 𝐤 = (𝟗) ∗ (𝟏𝟎𝟗 )𝐍 𝟐 𝐜 µ = 10-6 q1 = -4 µC = -4 * 10-6C q2 = -4 µC = -4 * 10-6C F = 200 N

𝐦𝟐

𝐫 = ((𝟗) ∗ (𝟏𝟎𝟗 )𝐍

𝐦𝟐

𝐜𝟐

(−𝟒 ∗ 𝟏𝟎 𝐂)( 𝟐𝟎𝟎𝐍 −𝟔

−𝟒 ∗ 𝟏𝟎−𝟔 𝐂

)

)

𝟏

𝟗 ∗ 𝟏𝟎𝟗 𝐍𝐦𝟐𝐜 −𝟐(−𝟒 ∗ 𝟏𝟎−𝟔𝐂)(−𝟒 ∗ 𝟏𝟎−𝟔 𝐂) 𝟐 𝐫=( ) 𝟐𝟎𝟎𝐍 (𝟗 ∗ 𝟏𝟎𝟗 𝐍𝐦𝐂 −𝟐)(−𝟒 ∗ 𝟏𝟎−𝟔 𝐂)(−𝟒 ∗ 𝟏𝟎−𝟔 𝐂) 𝐫=√ 𝟐𝟎𝟎𝐍 (𝟗 ∗ 𝟏𝟎𝟗 𝐍𝐦𝐂 −𝟐)(−𝟒 ∗ 𝟏𝟎−𝟔 𝐂)𝟐 𝐫=√ 𝟐𝟎𝟎𝐍 (𝟗 ∗ 𝟏𝟎𝟗 𝐍𝐦𝐂 −𝟐)(𝟏. 𝟔 ∗ 𝟏𝟎−𝟏𝟏𝐂𝟐 ) 𝐫=√ 𝟐𝟎𝟎𝐍 (𝟎. 𝟏𝟒𝟒𝐍𝐦) 𝐫=√ 𝟐𝟎𝟎𝐍

RESOLUCION:

𝐫 = √𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟕𝟐𝐦

𝟏 𝟐

5. Determina la distancia a la que se encuentran un par de cuerpos cuyas cargas puntuales son de -9 μC y si su energía potencial eléctrica es de 9 Joules. Recuerda utilizar:

𝐐∗𝐪 𝐫

𝐄𝐏 = 𝐊

DATOS:

𝐤 = (𝟗) ∗ (𝟏𝟎𝟗 )𝐍 -6

𝐦𝟐 𝐜𝟐

µ = 10 Q = -9 µC = -9 * 10-6 Q = -9 µC = -9 * 10-6 EP = -9J 𝐄𝐏 = 𝐊

𝐐∗𝐪 𝐫

𝐫 ∗ 𝐄𝐏 = 𝐊 ∗ 𝐐 ∗ 𝐪

𝐫=𝐊

𝐫 = (𝟗) ∗ (𝟏𝟎𝟗 )𝐍 𝐫=

𝐐∗𝐪 𝐄𝐏

𝐦𝟐 (−𝟗 ∗ 𝟏𝟎−𝟔 𝐂)(−𝟗 ∗ 𝟏𝟎−𝟔𝐂) −𝟗𝐉 𝐜𝟐

𝟗 ∗ 𝟏𝟎𝟗 𝐍𝐦𝟐 𝐂−𝟐 (−𝟗 ∗ 𝟏𝟎−𝟔 𝐂)(−𝟗 ∗ 𝟏𝟎−𝟔𝐂) −𝟗𝐉

𝐫= 𝐫=

−𝟐 𝟗 ∗ 𝟏𝟎𝟗 𝐍𝐦𝟐 𝐂−𝟗𝐉 (−𝟗 ∗ 𝟏𝟎−𝟔𝐂)

𝟐

(𝟗 ∗ 𝟏𝟎𝟗 𝐍𝐦𝟐𝐂 −𝟐)(𝟖. 𝟏 ∗ 𝟏𝟎−𝟏𝟏𝐂 𝟐 ) −𝟗𝐉 𝐫=

(𝟎. 𝟕𝟐𝟗𝐍𝐦𝟐 ) −𝟗𝐉

RESOLUCION: 𝐫 = −𝟎. 𝟎𝟖𝟏𝐦 6. ¿Cuál es la importancia de las partículas fundamentales en la aplicación de las leyes electromagnéticas?

La importancia de las partículas fundamentales en la aplicación de las leyes electromagnéticas es que las partículas fundamentales nos facilitan la comprensión de los fenómenos electromagnéticos. Las partículas fundamentales son aquellas asociadas con el átomo, es decir, el electrón, protón y neutrón. Las leyes electromagnéticas tienen gran impacto en las partículas fundamentales y por ello estas son tan importantes, ya que nos permite conocer la naturaleza de las mismas. Entre las leyes electromagnéticas tenemos las de Omh, Watt, Coulomb, Joule, Faraday y la de Maxwell, quien gracias al comportamiento de los electrones en un campo magnético, logro establecer tres formulas fundamentales, las que Faraday ya había predicho. Pero sin el conocimiento de las partículas fundamentales, no se hubiera podido observar estos comportamientos. Entonces, una vez adquirido el conocimiento de cómo interactúan las partículas en los campos electromagnéticos, se generaron diferentes instrumentos, ya sean motores, equipos de medicina, generadores. Siempre basados en la función principal de las partículas fundamentales.

7. Menciona en un párrafo de 5 líneas la importancia de la o las leyes revisadas. Las leyes que hemos revisado en este módulo son muy importantes puesto que nos permite entender cuáles son las interacciones que se logran entre la materia y los campos magnéticos cómo se puede generar energía a partir de un movimiento mecánico convertido en un movimiento magnético como existe la electricidad electrostática y electrodinámica todas estas nuevos conocimientos nos permite entender cómo funciona un motor un motor eléctrico un generador de energía un foco una televisión nuestra computadora nuestro teléfono inteligente etcétera. al final del día todos estos aparatos que nos sirven y nos ayudan en nuestra vida diaria la mayoría de ellos son eléctricos y el entender como un campo magnético puede hacer que funcione nuestra licuadora o la tostadora de pan Hola batidora o el horno eléctrico etcétera es de gran ayuda para también estar nosotros en la capacidad de tener los cuidados necesarios y también hacerse los extensivos a los niños y poderles enseñar el por qué no deben de meter un tenedor a un contacto eléctrico.

Referencias: •

Benites Morales, Alejandro y León Jiménez, Nancy Jazmin,“3.3 Ley de Ampère”, Fundamentos electrónicos para la computación [en línea], UAEH, México, http://cidecame.uaeh.edu.mx/lcc/ mapa/PROYECTO/libro16/index.html (Consultado el 01 de agosto de 2021).

•

Herrera Castillo, Andrés, “Electricidad y magnetismo (1)”, Slideshare [en línea], 9 de julio de 2013, https://es.slideshare.net/ANDRRRUCO/electricidad-y-magnetismo-1 (Consultado el 01 de agosto de 2021).

•

Juan.moreno3, “El magnetismo”, Slideshare [en línea], 4 de enero de 2014, https://es.slideshare.net/juan.moreno3/el-magnetismo-29690255 (Consultado el 01 de agosto de 2021).

•

Villasuso Gato, José, Ondas electromagnéticas [en línea], http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/ document/fisicaInteractiva/Ondasbachillerato/ ondasEM/ondasEleMag_indice.htm (Consultado el 01 de agosto de 2021)....