Solucion Examen Parcial CAF2 PDF

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EXAMEN PARCIAL – CAFFUERZA ELÉCTRICA Y CAMPO ELÉCTRICO Dos cargas puntuales se ubican en el eje y como sigue: la carga q 1 = - 1,5 nC está en y = - 0,6 m, y la carga q 2 = +3,2 n C está en el origen (y = 0). ¿Cuál es la fuerza total ejercida por estas cargas sobre una tercera carga q 3 = 5 nC que se...

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EXAMEN PARCIAL – CAF2 FUERZA ELÉCTRICA Y CAMPO ELÉCTRICO 1. Dos cargas puntuales se ubican en el eje y como sigue: la carga q1 = - 1,5 nC está en y = - 0,6 m, y la carga q2 = +3,2 n C está en el origen (y = 0). ¿Cuál es la fuerza total ejercida por estas cargas sobre una tercera carga q3 = 5 nC que se ubica en y = -0,4 m? Rpta: -2,58×10-6 j

2. Tres cargas puntuales están en línea. La carga q3 = +5 nC está en el origen. La carga q2 = -3 nC se encuentra en x= 4 cm. La carga q1 está en x= 2 cm. ¿Cuál es la magnitud y el signo de q1, si la fuerza neta sobre q3 es igual a cero? Rpta: 0,75 nC

3. Se tiene tres cargas puntuales en reposo q1 = -125 uC, q2 = 27 uC y q3 = 64 uC, en las posiciones mostradas en la figura, Obtener el campo eléctrico que generan en el punto (40,30,0)cm. Rpta: 0

4. Se colocan dos cargas, una de q1 = 2,5 µC y la otra de q2 = 3,50 µC, sobre el eje x, q1 está ubicada en el origen y q2 en x = 0,6 m. Encuentre la posición, con respecto al origen del eje x, donde la fuerza neta sobre una pequeña carga positiva q debería de ser igual a cero. Rpta: 0,27 m

Solución

 F 1+  F 2= 0

(

k q1 q x

2

k q1 q x

2

−

=

k q2 q 2

( 0,6−x )

)

^ ^i i=0

k q2 q

( 0,6−x ) 2

( 0,6−x ) ( 2,5 ×10−6) =(3,5 ×106 )x 2 2

2

x + 3 x −0,9=0 x=0,27 m

FLUJO ELÉCTRICO 1. Una línea de carga uniforme y muy larga tiene 4.80 µC/m por unidad de longitud y se ubica a lo largo del eje x. Una segunda línea de carga uniforme tiene una carga por unidad de longitud de -2.40 µC/m y es paralela al eje x en y = 0.400 m ¿ Cuál es el campo eléctrico neto (magnitud y dirección) en y= 0.200 m. Rpta: 6.47×105 j N/C

2. Por un plano cuadrado de lado 2m, paralelo al eje z, pasa un campo eléctrico en la dirección + y, que tiene una intensidad de E = 20N/C. Obtener el flujo eléctrico sobre este rectángulo. Rpta: 56,57 Nm2/C

3. 3. Una carga de 170 µC está en el centro de un cubo con una arista de 80 cm. Sin cargas a los alrededores. Determine el flujo a través de una de las caras del cubo. Rpta: 3,2×106 Nm2/C

4. Una carga puntual de 5 ×10−6 C , se encuentra en el centro de una superficie gaussiana cubica de 0,5 m de arista. Hallar el flujo eléctrico que atraviesa en dicha superficie. Rpta: 5,65×105 Nm2/C Solución q ϕ= ε0 −6

ϕ=

5 × 10 −12 8,85 ×10

ϕ =5,65× 10

5

Nm C

2

ENERGÍA Y POTENCIAL 1. Dos partículas cargadas eléctricamente, poseen cargas de q1 = 3,00 µC y q2 = -4,00 µC, están separadas por una distancia L = 1,00 m. Si la carga 2 está a la derecha de la carga 1, determine el punto sobre la línea que une los centros de las dos cargas donde el potencial eléctrico es nulo. X=0,429 m

2. Se tiene dos cargas puntuales q1= 10 uC y q 2= 5 uC ubicadas en (-4,0,0) y (4,0,0)m respectivamente. Obtener el trabajo por la fuerza eléctrica para llevar una carga puntual q3 = -1mC desde el infinito a (0,3,0)m. Rpta: 27J 3. Se tiene tres cargas eléctricas puntuales en reposo q1 = 2 uC, q2 = 6 uC y q3 = 5 uC, ubicadas en (0,0,0), (4,0,0)m y (4,3,0)m, respectivamente. Determinar la energía potencial eléctrica de este sistema de cargas. Rpta: 0,135 J 4. Se tiene dos cargas eléctricas puntuales, q1 = 3mC y q2 = - 3mC. Calcular la diferencial de potencial entre los puntos A y B.

Rpta: 2,68×109 V

CONDENSADORES 1. Un capacitor de placas Paralelas de área A y espaciamiento d es llenado con tres dieléctricos como se muestra en la figura. Cada dieléctrico ocupa 1/3 del volumen. Hallar la expresión de la capacitancia del sistema.

Solución

C 1=

K 1ε 0 A 3d

C 2=

K 2ε 0 A 3d

C 3=

K 3 ε0 A 3d

C=C 1+C 2 +C3 =

ε 0 A ( K 1+ K 2 + K 3 ) 3d

2. Un capacitor de placas paralelas está construido con dos placas cuadradas conductoras de longitud de lado L = 10.0 cm (figura). La distancia entre las placas es d = 0.250 cm. Un dieléctrico con constante dieléctrica κ=15.0 y grosor 0.250 cm se inserta entre las placas. El dieléctrico mide L = 10.0 cm de ancho y L/2 = 5.00 cm de largo, como muestra la figura). ¿Cuál es la capacitancia de este capacitor? Rpta: 2,83×10-10 F 3.

Hallar la capacitancia Rpta: 7.3 uF

3. Si el capacitor mostrado en la figura capacitancia C. Rpta: 2,61uF

equivalente del sistema.

equivalente del circuito es 4μF. Obtener la

CIRCUITOS ELÉCTRICOS 1. La figura muestra un grupo de resistores, si la diferencia de potencial entre a y b es 12 V. Calcule la corriente y voltaje en la resistencia de 10 Ω. Rpta: 0,96 A y 9,6 V

2. Calcular la corriente que pasa por la resistencia de 3 Ω y 8 Ω Rpta:

1.625 A y 0.125 A

3. En el circuito, obtener las intensidades de las corrientes eléctricas por los resistores. Rpta: 6,22 A, 0,44 A y 5,78 A

4. Aplique la segunda ley de Kirchhoff a la malla de corriente de la figura. Determine la intensidad de la corriente en la malla....