1.27 En un tubo de rayos catódicos particular, la corriente medida del haz es de 30ma .¿Cuántos electrones inciden sobre la pantalla del tuvo cada 40s? 3.27 Suponga que la corriente que circula por un conductor disminuye exponencialmente con el tiempo de acuerdo con la expresión l(t)=l0e-l/t donde l0 es la corriente inicial (en t=0) y t es una constante que tiene dimensiones de tiempo. Considere un punto de observación fijo dentro del conductor. a) ¿Cuánta carga pasa por este punto entre t=0 y t=t? b) ¿Cuánta carga pasa por este punto entre t=0 y t=10 t? c) ¿Cuánta carga pasa por este punto entre t=0 y t=∞? 7.27 La cantidad de carga q (en coulombs) que pasa por una superficie de 2cm2 de área varia con el tiempo de acuerdo con q= 4 t3 + 5 t + 6 donde t está en segundos. a) ¿Cuál es la corriente instantánea que pasa a través de la superficie en t= 1s? b) ¿Cuál es el valor de la densidad de corriente? 9.27 La figura P27.9 representa una sección de un conducto circular de diámetro no uniforme que conduce una corriente de 5 A. El radio de la sección transversal A1 es 0.400cm a) ¿Cuál es la magnitud de la densidad de la corriente a través de A1? b) Si la densidad de corriente a través de A2 es un cuarto del valor a través de A1 ¿Cuál es el radio del conducto A2? 11.27 El haz de electrones que surge de cierto acelerador de electrones de alta energía tiene una sección transversal circular de 1mm de radio. a) si la corriene del haz es de 8.00Ma ¿cuál es la densidad de corriente en el mismo, suponiendo que es uniforme en todas partes? b) la rapidez de los electrones es tan cercana a la rapidez de la luz que puede tomarse como C=3X108 m/s con un error despreciable. Encuentre la densidad de electrones en el haz. c) ¿Cuánto tardaría en emerger del acelerador un numero de Avogadro de electrones? 13.27 Un foco eléctrico tiene una resistencia de 240 Ω cuando opera a un voltaje de 120 V ¿Cuál es la corriente a través del foco? 15.27 Se mantiene una diferencia de potencial de 0.900 v a través de un alambre de tungsteno de 1.5m de longitud que tiene un área de sección transversal de 0.600 mm2 ¿Cuál es la corriente en el alambre? 17.27 Suponga que usted desea fabricar un alambre uniforme a partir de 1.00g de cobre. Si el alambre va a tener una resistencia de R=0.500 Ω y se va a usar todo el cobre, ¿Cuáles serán a) la longitud y b) el diámetro de este alambre? 19.27 Un cubo solido de plata (densidad de 10.5g/cm3) tiene una masa de 90.0 g a) ¿Cuál es la resistencia entre caras opuestas del cubo? b) si hay un electrón de conducción por cada átomo de plata, determine la rapidez de arrastre promedio de los electrones cuando una diferencia de potencial de 1.00x10-5 V se aplica a las caras opuestas. (El número atómico de la plata es 47, y su masa molar es 107.87 g/mol.) y de 140 Ω cuando esta caliente. encuentre a temperatura del filamento cuando esta caliente. La temperatura del alambre es de 50.27. Encuentre la resistencia del alambre después de que se ha alargado.84x104 m/s ¿Cuál es el campo eléctrico en el conductor? 29. 23. Calcule la conductividad eléctrica de la atmosfera de la tierra en esta región.21.0 Ω cuando esta frio.0⁰C.00m de longitud para producir la intensidad de campo eléctrico establecida? 35. Suponga un electrón libre por átomo.27 Una densidad de corriente de 6.100mm tiene un campo eléctrico uniforme con una magnitud de 0.27 Cierto foco eléctrico tiene un filamento de tungsteno con una resistencia de 19.1 y determine la resistividad. (Suponga una temperatura inicia de 20⁰C.25 veces su longitud original jalándolo a través de un pequeño agujero.21 sobre el amplio intervalo de temperaturas involucrado aquí.La temperatura de una muestra de tungsteno se incrementa mientras una muestra de cobre se mantiene a 20ºC ¿A qué temperatura la resistividad de la muestra de tungsteno será cuatro veces la de la muestra de cobre? Ejercicios de Energía eléctrica y Potencia .27 Un alambre de aluminio con un diámetro de 0.27 Si la velocidad de arrastre de los electrones libres en un alambre de cobre es de 7. Suponiendo que se puede usar la ecuación 27. b) ¿Cuál es a densidad de corriente en el alambre? c) ¿Cuál es la corriente total en el alambre? d) ¿Cuál es la rapidez que arrastre de los electrones de conducción? e) ¿Qué diferencia de potencial debe existir entre los extremos de un alambre de 2. 25.200 V/m impuesto a lo largo de su longitud.) 31. a) Use la información de la tabla 27.27 Un alambre con una resistencia R se alarga hasta 1.00x10-13 A/m2 existe en la atmosfera donde el campo eléctrico (debido a nubarrones cargados en la vecindad) es de 100V/m. 27.53 A. 28-Un técnico en reparación de televisores necesita un resistor de 100 Ω para componer un equipo defectuoso. 49. calcule la potencia entregada al resistor.60 A cuando un resistor adicional R2 = 3 Ω se añade en serie con R1 ¿Cuál es el valor de R1? 7.La corriente de un lazo de circuito que tiene una resistencia R1 es de 2 A.Calcule el costo diario de operar una lámpara que toma 1. 47.70A de una línea de 110V si el costo de la energía eléctrica es de 0. 28. Cuando se conecta primero a una fuente de diferencia de potencial de 120 V (y el alambre estaría a un temperatura de 20ºC) la corriente inicial es de 1. sin embargo la corriente empieza a disminuir cuando se calienta el elemento resistivo. B)¿ cuál es la temperatura máxima del elemento calefactor? Ejercicios Resistores en serie y paralelo. .060 dólares/ kWh.considere el circuito mostrado en la figura P28.Una batería de 10Vse conecta a un resistor de 120Ω.9. ¿en qué porcentaje aumentara la salida de un foco eléctrico de 100W y 120V ? 45. la corriente ha disminuido a 1.Un tostador está nominado a 600W cuando se conecta a una fuente de 120V ¿Qué corriente conduce el tostador y cuál es su resistencia? 41.Cierto tostador tiene un elemento calefactor hecho de alambre de resistencia de nicromo. a) Determine la potencia que el tostador consume cuando se encuentra a su temperatura de funcionamiento. Encuentre a) la corriente en el resistor de 20 Ω y b) la diferencia de potencial entre los puntos a y b. Todo lo que tiene en su caja de herramientas son un resistor de 500Ω y dos resistores de 250 Ω ¿Cómo se puede obtener la resistencia deseada usando los resistores que tiene a mano? 9. 27.37. Ignorando la resistencia interna de la batería.Suponga que una onda de voltaje produce 140V durante un momento. la corriente se reduce a 1. 5. Cuando el tostador ha alcanzado la temperatura máxima a la que funciona. 27. 27. Por el momento no tiene resistores de este valor.80 A. 28. 27. 28.Si R= 1kΩ y £=250V en la figura P28.15. Determine la corriente en el mecanismo de arranque y en la batería descargada. 28. 25. 28.Calcule la potencia entregada en cada resistor en el circuito mostrado en la figura P28.Una batería descargada se carga conectándola a una batería en funcionamiento de otro auto (Fig P28.19 23.determine la corriente en cada rama del circuito mostrado en la figura 28. 28. Ejercicios de reglas de Kirchhoff.15. .23 determine la dirección y magnitud de la corriente en el alambre horizontal entre a y e. 19.25). 27.0s después. c=5.-Un capacitor completamente cargado almacena una energía U0 ¿Cuánta energía queda cuando su carga se a reducido a la mitad de su valor original? 33. 31. 28.00mΩ. Fig. determine la corriente en el resistor 10.-Considere un circuito Rc en serie (véase la fig 28.00uf y €=30. . C)si el interruptor se cierra en t=0.-El circuito mostrado en la sig. ¿Cuánto tarda el capacitor en descargarse hasta un décimo de su voltaje inicial? Capítulo 29 CAMPOS MAGNETICOS.0 V. ha estado conectado durante largo tiempo.16)para el cual R =1.27.Para el circuito mostrado en la figura P28. A) ¿Cuál es el voltaje atreves del capacitor? B)si se desconecta la batería. Encuentre a)la constante del tiempo en el circuito y b)la carga máxima en el capacitor después de que se cierra el interruptor. calcule a) la corriente en el resistor de 2Ω y b) la diferencia de potencial entre los puntos a y b. Capitulo 28 29. En el ecuador. ¿Cuáles son la dirección y magnitud del campo magnético mínimo necesario para levantar verticalmente este alambre? Un alambre de 2.00 A en una región donde un campo magnético uniforme tiene una magnitud de 0.00 m de circunferencia.00 x 106 m/s a través de un campo magnético de 1.20 x 10 -13 N de magnitud. c) 120O. b) 90. ¿Cuál es el ángulo entre la velocidad del protón y el campo? Un protón se mueve a una velocidad v = (2i – 4j + k) m/s en una religión donde el campo magnético es B = (i + 2j – 3k) T.800 T se dirige paralelo al plano de la espira. el campo magnético es aproximadamente de 50.00 x 107 m/s y experimenta una aceleración de 2. b)¿Cuál 5 7 9 11 13 15 23 .0O. Un campo magnético de 0.1 Indique la dirección de la desviación de las partículas cargadas cuando éstas entran en los campos magnéticos indicados como se muestra en la figura P29.390 T. 3 Un electrón que se mueve a lo largo del eje x positivo perpendicular a un campo magnético experimenta una desviación magnética en la dirección y negativa. Encuentre las fuerzas gravitacional.70 T experimenta una fuerza magnética de 8.00 x 106 m/s en dirección este en dicho ambiente.0O. Determine la magnitud y dirección del campo. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza magnética que esta carga experimenta? Un alambre con una masa por unidad de longitud de 0. Una corriente de 17.500 g/cm conduce una corriente de 2. a) calcule el momento magnético de la espira. ¿Cuál es la dirección del campo magnético? Un protón se mueve perpendicular a un campo magnético uniforme B a 1. eléctrica y magnética sobre un electrón que se mueve a una velocidad instantánea de 6.0 µT con dirección norte y el campo eléctrico es cercano a 100 N/C hacia abajo en clima favorable. calcule la magnitud de la fuerza magnética sobre el alambre si el ánulo entre el campo magnético y la corriente es a) 60. cerca de la superficie de la tierra.00 x 10 15 m/s2 en la dirección +x cuando su velocidad está en dirección +z.00 A horizontalmente hacia el sur.1. Un protón se mueve a 4.0 mA se mantiene en una espira de circuito individual de 2.80 m de longitud conduce una corriente de 5. 20 x 10 6 m/s.400 m y b = 0. . un campo magnético uniforme perpendicular a la tubería y al campo magnético produce una densidad de corriente J en el sodio líquido. la espira se articula a lo largo del eje y.0O con el eje x (Fig. el sodio líquido. y su plano forma un ángulo Ɵ = 30.25). ¿Cal es la magnitud del momento de torsión ejercido sobre la espira por un campo magnético uniforme B = 0. a)¿Cuáles son la dirección y magnitud de la fuerza magnética que el campo ejerce sobre esta carga? b) ¿Cuál es el radio del arco circular que sigue este protón? 55 El sodio se funde a 99O C. El principio es el siguiente: suponga que el metal liquido esta dentro de una tubería aislada eléctricamente con una sección transversal rectangular de ancho w y altura h.800 T dirigido a lo largo del eje x cuando la corriente es I = 1.es la magnitud del momento de torsión ejercido sobre la espira por el campo magnético? 25 Una espira rectangular consta de N = 100 vueltas enrolladas muy próximas entre si y tiene dimensiones a = 0. se emplea en algunos reactores nucleares para enfriar el núcleo del reactor. un excelente conductor térmico. a) Explique por que este arreglo produce en el líquido una fuerza que esta dirigida a lo largo de la longitud de la tubería. El sodio liquido se mueve a través de tuberías mediante bombas que aprovechan la fuerza sobre la carga móvil en un campo magnético. b) muestre que la sección de líquido en el campo magnético experimenta un aumento de presión JLB.0 µT.20 A en la dirección indicada? ¿Cuál es la dirección esperada de rotación de la espira? 31 El campo magnético de la tierra en cierta localidad está dirigido verticalmente hacia abajo y tiene una magnitud de 50. p29.300 m. un protón se mueve horizontalmente hacia el oeste en este campo a una rapidez de 6. MAGNETICO átomo de hidrogeno de electrón circunda el de 5. B)Si este conductor se forma como una sola vuelta circular y conduce la misma corriente ¡cual es el valor del campo magnético en el centro? 5. 7.-Un conductor consiste de una espira circular de radio R =0.5.29x10^11m a una magnético que este 3. Determine la magnitud y dirección del campo magnético en el centro de la espira.-Un conductor en forma de un cuadrado de longitud de lado l=.Capítulo 30 FUENTES DEL CAMPO 1. Calcule la intensidad de campo movimiento produce en la posición del protón.19x10^6m/s.-En el modelo del Niels Bohr d e1913.7.00A. p30. Por el alambre circula una corriente estable I.-Determine el campo magnético en un punto P localizado a una distancia x de la esquina de un alambre infinitamente largo doblado en un ángulo recto. . como se muestra en la figura p30. un protón a una distancia rapidez de 2.0A(fig.3).400m conduce una corriente I=10. como se muestra en la figura P30. El alambre yace en el plano del papel y conduce una corriente I=7.100m y de largas secciones rectas.a)Calcule la magnitud y dirección del campo magnético en el centro del cuadrado. 15. Determine la magnitud y dirección del campo magnético resultante en P.00A e I2=3.R. y L.0A. P30. formada de líneas radiales y segmentos de círculos cuyos centros están en el punto P.-En la figura P30. Determine el campo magnético en el punto A en función de I. 13. En la figura P30.00A..-Considere la espira que conduce corriente mostrada en la fig. ambas dirigidas hacia adentro de la pag.-Dos largos conductores paralelos conducen las corrientes I1=3. 17.17 la corriente en el largo del alambre recto I1=5.11.00A y el alambre se ubica en el plano de la espira rectangular. Determine la magnitud y .150m y l=.11.450m. la cual conduce 10. las dimensiones son c=.15.La espira en la fig 30.100 m. Encuentre la magnitud y dirección de B en P. a =.13 conduce una corriente I. Calcule la magnitud y dirección del campo magnético en el punto P. localizado en el centro del cuadrado cuyos lados tienen una longitud de . El conductor del centro está rodeado por una capa de caucho.-¿Que corriente se requiere en el bobinado de un largo solenoide que tiene 1000 vueltas distribuidas uniformemente a lo largo de la longitud de .Cuatro lagos conductores paralelos llevan iguales corrientes de I=5.00A. 19.200m.400m para producir en el centro del solenoide un campo magnético de 1. Una vista de los extremos de los conductores se muestra en la figura p30.00A hacia el interior de la página.19. la corriente en el conductor interior es de 1. al cual rodea otra capa de caucho. 29.00x10^-4T de magnitud? . En una aplicación particular.-La figura P30.. La dirección de la corriente es hacia adentro de la pagina en los puntos A y B (indicado por las cruces) y hacia afuera de la página en los puntos C y D (indicado por los puntos).21 es una transversal de un cable coaxial. y la corriente en el conductor exterior es de 3. 21.00A hacia afuera de la página. Determine la magnitud y la dirección del campo magnético en los puntos a y b.dirección de la fuerza neta ejercida sobre la espira por el campo magnético creado por el alambre. la cual está rodeada por otro conductor exterior. -Un solenoide de radio R=5.00j+3.33.0m (l>>R) y resistividad p=1. B)¿Cuál es el flujo total atreves de las caras?.00k) T.-Considere la superficie hemisférica cerrada de la figura P30.50cm está colocado como se muestra en la figura p30.31. Encuentre el campo magnético en el centro del solenoide si el alambre es conectado a una batería que tiene una fem E=20v. calcule el flujo magnético a través de a)la superficie plana S1.35.00mm.ooi+4. . Si el hemisferio está en un campo magnético uniforme que forma un ángulo 0 con la vertical. a)calcule el flujo a través de la cara sombreada. A través del hay una región de campo magnético uniforme dado por B=(5. 33.70x10^8(omhs)(m). longitud l=10. 35.-Un cubo de longitud de lado l=2.00cm esta hecho de un largo trozo de alambre de radio r=2. y b)la superficie hemisférica S2.