Guia Maap 2011

I-2011Electricidad y Magnetismo AREA DE CIENCIAS BASICAS 1 PROLOGO La electricidad y el magnetismo están estrechamente relacionados y son temas de gran importancia en la física. Se usa electricidad para suministrar energía a las computadoras y para hacer que los motores funcionen. El magnetismo hace que un compás o brújula apunte hacia el norte, y hace que nuestras notas queden pegadas al refrigerador. Sin radiación electromagnética viviríamos en la obscuridad ¡pues la luz es una de sus muchas manifestaciones!. La electricidad puede existir como carga estacionaria, conocida como electricidad estática; también puede estar en movimiento y fluyendo, conocida como corriente eléctrica. Las partículas subatómicas tales como los protones y electrones, poseen cargas eléctricas minúsculas. En tiempos relativamente recientes, la humanidad ha aprendido a almacenar el poder de la electricidad. Este poder, y los muchos tipos de circuitos y dispositivos eléctricos que el hombre ha inventado, han transformado el mundo de manera radical. La electricidad también juega un papel importante en el mundo natural, cuando se generan poderosos rayos que producen señales que se desplazan a través de nuestros nervios. El magnetismo es primo hermano de la electricidad. Algunos materiales, tales como el hierro, son atraídos por imanes, mientras que otros, como el cobre, ignoran su influencia. Se describe el movimiento de objetos influenciados por imanes en términos de campos magnéticos. Se sabe que los imanes tienen polo norte y polo sur, y que polos iguales se rechazan entre sí, mientras que polos opuestos se atraen. La electricidad y el magnetismo son dos caras de una simple fuerza fundamental. Al acelerar un imán se producirá una corriente eléctrica, si varías el flujo de electricidad, se origina un campo magnético. Estos principios se usan en la construcción de motores y generadores. Alterar los campos magnéticos produce radiación electromagnética. Esta energía de movimiento muy rápido ocurre en una forma continua conocidas como espectro electromagnético, que abarca de ondas de radio y microondas a luz ultravioleta, luz visible luz infrarroja, y los potentes rayos X y rayos gamma . Cuando el espectro es separado en sus constituyentes por un espectroscopio, el espectro electromagnético revela mucho sobre objetos distantes tales como las estrellas. Se hace uso de nuestro conocimiento sobre este tipo de radiación en la construcción de telescopios para ver los cielos, radios para comunicación, y máquinas de rayos X para diagnósticos médicos. La sociedad moderna hace uso de la electricidad y el magnetismo de muchas maneras. Los generadores en las plantas de energía convierten el vapor en flujo eléctrico, el cual vuelve a convertirse en energía mecánica cuando la corriente llega hasta un motor. Un láser lee la información de un disco compacto, y convierte los patrones microscópicos en sonidos audibles cuando las señales eléctricas llegan hasta las bocinas. Los semiconductores de las computadoras canalizan el flujo de información contenida en pequeñas señales eléctricas, ¡enviando información sobre electricidad y magnetismo (y muchos otros temas) a través de Internet hasta su computador!. Jennifer Bergman. AREA DE CIENCIAS BASICAS 2 IDENTIFICACIÓN Carreras : Ing. Electrónica y Sistemas, Ing Redes y Comunicaciones, Ing. Industrial y Comercial Ing. Mecánica Materia : Electricidad y Magnetismo Código : EXT 140 Pre requisito : Física General Horas Prácticas : 40 horas. Horas Teóricas : 40 horas. Total horas : 80 horas OBJETIVO GENERAL 1. Fundamentar en base a conceptos, leyes y principios físicos los fenómenos de electricidad y el magnetismo. 2. Resolver problemas específicos aplicando las leyes y principios estudiados sobre Electricidad y Magnetismo. 3. Verificar mediante experimentos de laboratorio los principios y leyes estudiados. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Analiza y resuelve problemas de Fuerza, Campo, Potencial y Energía Eléctricas y capacitores individualmente aplicando conceptos, leyes y principios físicos estudiados y aplicados en los ejercicios del MAAP y en la Práctica de Laboratorio No 1. 2. Observa y resuelve circuitos con la Ley de Ohm y Pouillet, combinaciones de resistencias y análisis de circuitos aplicando Kirchoff de manera individual, aplicando conceptos, leyes y principios físicos estudiados y aplicados en los ejercicios del MAAP y en la Practica de Laboratorio No 2. 3. Soluciona problemas de Fuerza Magnética sobre carga, Fuerza Magnética sobre corriente y calculo de campo magnético producido por arreglos de conductores, de manera individual, aplicando conceptos, leyes y principios físicos estudiados y aplicados en los ejercicios del MAAP y en la Practica de Laboratorio No3 4. Examina y soluciona problemas de Fuerza Magnética sobre carga, Fuerza Magnética sobre corriente y calculo de campo magnético producido por arreglos de conductores, de manera individual, aplicando conceptos, leyes y AREA DE CIENCIAS BASICAS 3 principios físicos estudiados y aplicados en los ejercicios del MAAP y en la Practica de Laboratorio No3 5. Analiza y resuelve problemas sobre Interferencia, Reflexión, Refracción y caracterización de Ondas, de manera individual, aplicando conceptos, leyes y principios físicos estudiados y aplicados en los ejercicios del MAAP y en la Practica de Laboratorio No4 PLAN TEMATICO Unidad Temas 1.1 Carga eléctrica. 1.2 Conductores, aislantes y semiconductores. 1.3 Fuerza eléctrica. 1 1.4 Campo eléctrico. 1.5 Energía y potencial eléctrico. 1.6 Flujo Eléctrico. Ley de Gauss para el Campo Eléctrico. 1.7 Capacitores y dieléctricos. 1.8 Problemas de aplicación. 2.1 Definición. 2.2 Ley de OHM y resistencia 2.3 Potencia eléctrica 2.4 Combinaciones de resistencias 2 2.5 Leyes de Kirchhoff 2.6 Baterías. 2.7 Resistencia Interna 2.8 Amperímetro y Voltímetro 2.9 Problemas de aplicación. 3.1 Imanes y polos magnéticos. 3.1.1 Campo magnético terrestre. 3 3.1.2 Materiales magnéticos 3.2 Fuerzas magnéticas. 3.3 Producción de campos magnéticos. 4.1 Flujo Magnético 4.2 Inducción. 4.2.1 Ley de Faraday. 4.2.2 Ley de Lenz. 4 4.3 Aplicaciones: 4.3.1 Motor eléctrico 4.3.2 Generador eléctrico 4.3.3 Transformadores de energía. 4.4 Autoinducción 4.5 Transformadores 4.6 Problemas de aplicación AREA DE CIENCIAS BASICAS 4 “Física para Ciencias e Ingeniería Volumen I”. CECSA. HARLA  Garcia Talavera. 1976 BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA  Alonso Rojo. “Fundamentos de Fisica”. 5 5. 1999  Cantu Luis. “Física. Prentice Hall Hispanoamericana. 1995  Alonso Marcelo. “Física.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/plano/plano. LIMISA Noriega.org/f2000/wavesparticles/wavpart3. LIMUSA Noriega. Mecánica”. 1995  Blatt Frank. “Física Volumen I”. Jewtt.ehu. “Teoria del Campo Magnetico”.2 Ecuaciones de Maxwell 5.sc. Principios y Aplicaciones”.ehu. volumen I. Finn Edward.1 Características 5.2 Propiedades 5. 5. 2010  Halliday. CECSA. Mecánica y Termodinámica”. 1993  Giancoli Douglas.ht m  http://www. 1978 PÁGINAS WEB  http://www. LIMUSA.msu.sc.html  http://lectureonline. htm  http://www.3 Reflexión 5.cl. Mecánica”.htm  http://ttt. “Electricidad y Magnetismo”. 2000  Halliday. Prentice Hall Hispanoamericana. Fondo Educativo Interamericano. “Fisica”.2. Resnick. “Física Volumen II”. Krane.4 Refracción 5.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/fuerza/fuerza. Prentice Hall Iberoamericana.edu/~mmp/kap18/RR447app. 2000  Fishbane. “Física.upv. et all. Thonnton. CENGAGE Learning. 1979  Machlup Stefan. BIBLIOGRAFÍA BIBLIOGRAFÍA BÁSICA  Serway.html? RC_2=0 AREA DE CIENCIAS BASICAS 5 . “Física e ingeniería.2. Krane.5 Problemas de aplicación. 1991  Alvarenga Maximo. Resnick.1 Ondas electromagnéticas.maloka. 1993  Fishbane. Addison Wesley Iberoamericana. Thonnton. “Física para Ciencias e Ingeniería Volumen II”. Gatorowicz. Gatorowicz.es/jogomez/simula/Tema03/Electric_field_representations. “Fisica General con Experimentos Sencillos”. Prentice Hall Hispanoamericana. com  http://www.sc.htm AREA DE CIENCIAS BASICAS 6 .ehu.math.html  www.ehu.edu/applets/appindex/sphericalgauss.es/sbweb/fisica/Introduccion/indiceApplets/indice/indice_ele ctro.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/fuerza/fuerza.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/plano/plano.blogspot. htm  http://www.ht m  http://www. http://links.sc.xcanedo.sc.rpi. Fuerzas magnéticas. 5 ENTREGA INFORME Nº1 6 PRIMER PARCIAL 7 Corriente eléctrica. Fuerza y Energía Eléctricas. 10 11 Clase Práctica. Potencial 2 eléctrico. Clase Práctica. Clase Práctica. Carga. ORIENTACIONES PARA EL UNIDADES ACTIVIDAD Clase PRÓXIMO ENCUENTRO Introducción. Corriente eléctrica 8 ENTREGA INFORME Nº2 Unidad 3 9 Magnetismo Magnetismo. Energía y campo eléctrico. Carga eléctrica. Fuerza. 1 Carga. ENTREGA INFORME Nº3 AREA DE CIENCIAS BASICAS 7 . Unidad 2 Corriente Eléctrica Clase Práctica. Potencial y Campo 3 Unidad 1 Eléctrico. Conexiones. Magnetismo y Fuerzas magnéticas. Campo eléctrico. El capacitor. PLANIFICACIÓN DE ACTIVIDADES DEL MÓDULO No. fuerza y 4 energía eléctrica Capacidades y dieléctricos. Capacidad y dieléctricos. 12 SEGUNDO PARCIAL 13 Inducción electromagnética. Inducción electromagnética. Inducción Magnética El transformador. TRC. 14 Clase Práctica. 16 ENTREGA INFORME Nº4 17 Clase Práctica 18 Ondas electromagnéticas. 15 Unidad 4 El motor y generador eléctricos. Unidad 5 19 Clase Práctica Ondas 20 EXAMEN FINAL AREA DE CIENCIAS BASICAS 8 . 4.14 Flujo Eléctrico. 1. 1. 1 Carga. Potencial y Energía Eléctricas y capacitores individualmente aplicando conceptos. No. establecer las sobre Fuerza resuelve problemas 1. de capacitores 12 aislantes y mecanismos de evaluación. Mecánica PROFESOR _____________________________________________________________________ OBJETIVO DE APRENDIZAJE Analiza y resuelve problemas de Fuerza. bibliografía sugerida 3. Campo. cada termino y su ubicación en sobre el Fuerza la formula Eléctrica 1.11 Fuerza eléctrica.10 Conductores. Plantear los objetivos de la 1. Resuelve problemas potencial y flujo que atracción o repulsión y su sobre el tema en los definen. eléctrica. Resuelve ejercicios Analiza. DE UNIDADES ____5___ UNIDAD No. Resuelve ejercicios AREA DE CIENCIAS BASICAS 9 . Fuerza y Energía Eléctricas CARRERA: Industrial y Comercial. 2. estrategias de enseñanza y los Eléctrica en clase. 2. Presenta tarea y 1. 1. Resuelve tarea de detallando el campo Horas semiconductores.13 Energía y describiendo el significado da dudas al docente potencial eléctrico. 4. Redes y Telecomunicaciones. Actividades del Actividades del Docente Productos de Contenidos participante ¿Qué va a hacer para ayudar a aprendizaje Tiempo ¿Qué aprender? ¿Qué hacer para que el participante aprenda? aprender? 1.12 Campo eléctrico. Representa 2 cargas y analizar ejercicios 1 al 5 del eléctrico y fuerza desde el punto de referencia MAAP. caracteriza y materia. representación vectorial. energía. Exponer la Ley de Coulomb. AREA DE CIENCIAS BASICAS INSTRUMENTACIÓN DIDACTICA DEL PERIODO 2011 ASIGNATURA _0935 – ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO . de cada carga si existe 3.9 Carga eléctrica. Electrónica y Sistemas. leyes y principios físicos estudiados y aplicados en los ejercicios del MAAP y en la Práctica de Laboratorio No 1. Resuelve ejercicios con varias 5. Exponer significado de campo tema en bibliografía vectorial. Resuelve 11. sugerida Explicar el significado de 8. Tarea del ejercicio 1 al 5 del 7. 7. Exponer significado de problemas sobre el superficies equipotenciales. Indicar la relación entre Campo 10. Resuelve tarea de 1. Resuelve ejercicios explicando Eléctrico en clase la utilización de las formulas de 14. Dar ejemplos. Eléctrico en clase 5. de Coulomb. Resuelve ejercicios de Campo Eléctrico y su sobre Potencial y diferencia con la aplicación en Energía Potencial en ejercicios de Fuerza Eléctrica clase 9. Presenta tarea y dudas Campo Eléctrico de una carga al docente sobre Campo 8. Resuelve tarea de y Fuerza Eléctrica. equipo de laboratorio MAAP 6. Resuelve ejercicios con varias Eléctrico cargas aplicando el concepto 9. Resuelve tarea AREA DE CIENCIAS BASICAS 10 . Ejemplificar prácticamente 6.15 Capacitores y repulsión y atracción utilizando ejercicios 6 al 9 del dieléctricos. tema en bibliografía diferencia de potencial y sugerida. Resuelve manera obje 1. potencial y su relación con 12.16 Problemas de MAAP problemas sobre el aplicación. Tarea del ejercicio 6 al 9 del MAAP MAAP 11. Resuelve Eléctrica ejercicios sobre Flujo 13. su relación Energía Potencial con Potencial y con Fuerza 13. ejercicios 11 al 18 del 10. Exponer el significado de sobre Potencial y Energía Potencial. Presenta tarea y Campo Eléctrico dudas al docente 12. Ley de Gauss para el cargas y la aplicación de la Ley sobre Campo Campo Eléctrico. Tarea de ejercicios 19 a 22 del 17. Resuelve un capacitor. Potencial y Energía Potencial de ejercicios 19 al 22 14. Exponer el concepto de 20. Capacitores en clase 24. Resuelve MAAP ejercicios sobre 18. Presenta tarea y 16. Ejemplificar prácticamente la 18. Resuelve Ley de Gauss para el Campo ejercicios 23 a 25 del Eléctrico con material del MAAP Laboratorio 19. Presenta tarea y capacitor y capacitancia dudas al docente 22. Resuelve tarea MAAP de ejercicios 26 a 28 25. Resuelve ejercicios de Combinaciones de capacitores y dieléctricos. Exponer el fenómeno que se sobre Capacitores y produce al introducir un Dieléctricos dieléctrico entre las placas de 21. Tarea de ejercicios 23 a 25 del 22. Resuelve 15. Exponer la Ley de Gauss para Capacitores y el Campo Eléctrico Dieléctricos en clase 19. Exponer los fenómenos del MAAP AREA DE CIENCIAS BASICAS 11 . Resuelve ejercicios aplicando dudas al docente el concepto de Flujo sobre Flujo Eléctrico 17. 16. Tarea de ejercicios 11 a 18 del del MAAP MAAP 15. Resuelve ejercicios de la Ley problemas sobre el de Gauss para superficies de tema en bibliografía simetría simple sugerida 21. Resuelve 20. ejercicios sobre 23. Exponer el significado de flujo problemas sobre el eléctrico y de los vectores tema en bibliografía Campo Eléctrico y Vector Área sugerida que lo componen. Krane. Tarea sobre ejercicios del presenta informe de tema en el MAAP la practica de 29.es/sbweb/fisica/  Equipo de Laboratorio de Electricidad  Halliday. Mecánica”. Resuelve combinaciones de conexiones ejercicios de serie y paralelo de capacitores autoevaluación de 29 27. CECSA.com 2000  http://www. Resnick. Tarea de ejercicios 26 a 28 del al 44 del MAAP MAAP 26. 23. AREA DE CIENCIAS BASICAS 12 . Presenta tarea y producidos al conectar dudas al docente capacitores en serie y en sobre Combinaciones paralelo de Capacitores 26.xcanedo.  www. Utiliza el applet 30. CECSA. Realiza y 28. Resnick.  DVD “Física Volumen I”. Krane.blogspot. Magnetismo CENGAGE Learning. “Física  MAAP de Electricidad Y  Pizarrón e ingeniería.sc. Resuelve problemas sobre el tema en bibliografía sugerida 24. unidad. et all. Jewtt. elecmagnet/campo_electrico/fuerza/f y Magnetismo “Física Volumen II”. Revisar tareas seleccionado y comprueba los resultados obtenidos en la practica de laboratorio Materiales de apoyo Equipo requerido Fuentes de información  Serway. 2010  Multimedia  Practica de Laboratorio de la  Halliday.ehu. Exponer el análisis de 25. Tarea de autoevaluación de laboratorio No1 ejercicios 29 a 44 27. es/jogomez/simula/Te Hispanoamericana.html Interamericano. solucionando un problema  Analiza. Fuerza Eléctrica. mp/kap18/RR447app. solucionando un AREA DE CIENCIAS BASICAS 13 .sc.org/f2000/wave Hispanoamericana.  http://www.msu.htm e Ingeniería Volumen I”. 1976 CRITERIOS DE EVALUACION La aprobación de la unidad comprenderá : 15 % Presentación de tareas 15 % Evaluación oral desarrollada en cada clase 20 % Presentación de la práctica y de informe de laboratorio 50 % Evaluación de la unidad  Identifica y aplica correctamente formulas Campo Eléctrico.rpi.es/sbweb/fisica/I Prentice Hall ntroduccion/indiceApplets/indice/indi Hispanoamericana. 1993 sparticles/wavpart3.htm  Fishbane. elecmagnet/campo_electrico/plano/pl Thonnton.edu/~m Principios y Aplicaciones”. 1993 ce_electro. Gatorowicz.htm Prentice Hall  http://ttt.sc. Finn html?RC_2=0 Edward.upv. “Física para Ciencias ano.  http://lectureonline. volumen I.  Alonso Marcelo. harge. Energía Potencial y Potencial emitiendo juicios sobre cuales cantidades son escalares y cuales vectoriales solucionando 2 problemas  Identifica el vector Área en una superficie de simetría simple y su relación con el Campo Eléctrico. Gatorowicz. Fondo Educativo pindex/sphericalgauss. “Física. “Física para Ciencias ma03/Determine_the_sign_of_the_c e Ingeniería Volumen II”.upv.es/sbweb/fisica/  Fishbane. “Física.html  Giancoli Douglas.  http://ttt.html Prentice Hall  http://www. identifica y aplica características de un capacitor y su relación con el dieléctrico.es/jogomez/simula/Te Thonnton.cl.edu/applets/ap Mecánica”.htm 2000  http://www.ehu. 1995 ma03/Electric_field_representations.math.ehu.  http://links. 7 uerza.maloka. Los trabajos deben contener una portada que comprenda toda la informacion. Deberá ser puntual y asistir regularmente a su clase. equipo de trabajo. identifica y aplica las formulas correctamente y soluciona un problema de combinaciones de capacitares. 100 % Total de la unidad OBSERVACIONES Dentro de las políticas de acreditación. que identifique al alumno. Queda prohibido el uso de celulares y equipo de sonido personalizado en la hora de clase AREA DE CIENCIAS BASICAS 14 . con limpieza. calidad y buena ortografia para hacerse acreedor a la maxima puntuacion. problema  Analiza las características de las combinaciones de capacitores. el alumno deberá tener un comportamiento adecuado y de respeto con sus compañeros y con su docente. cuando esto no se dé. tema del trabajo a que corresponde. Los trabajos deben se bien presentados. deberá dar a conocer a su profesor la razón de su falta. 1071031 Kg  kg SI PROTON q = e = +1. Tres cargas eléctricas q1.6701027 Q Q FUERZA F k 1 2  Kg m  2  2  N ELECTRICA: LEY r 12  s SI DE COULOMB CAMPO ELECTRICO Q F  Kg m N E k   2  C r2 q s C  SI POTENCIAL WAB J Kg m2  = VB  VA  Q    V Vk r qo  C s2C  SI ENERGÍA U  k Q Q 1 2 E pe  VQ  J  kg m2   VC  POTENCIAL r 12  s2 SI ELÉCTRICA CAPACITOR Q A C s2C2  C  Kε   F V o d  V Kg m2   SI CAPACITORES EN Q=Q1=Q2=Q3 SERIE: 1 1 1 1    V=V1+V2+V3 C C C C 1 2 3 CAPACITORES Q=Q1+Q2+Q3 PARALELO: V=V1=V2=V3 C  C1  C2  C3  m 3kg  k 9x10 9  2 2 C s   C 2s2  o 8. Si las magnitudes de q 1 y q2 son AREA DE CIENCIAS BASICAS 15 . q2 y Q están dispuestas en los vértices (esquinas) del triángulo.6021019  C  SI  kg SI m = 1.6021019 C  C  SI m = 9. 1.85x10 12  3   m kg  Ejercicios desarrollados. FORMULARIO ELECTRON q = e = -1. como se muestra en la figura. a.08N cos(75.5) cos(75.2. Solución.5)=- 2. El campo eléctrico: ExQ=EQq1cosα+EQq2cosβ= cos(75.54 N b. La fuerza: FxQ=-FQq1cosα-FQq2cosβ=-5.27·106 N/C AREA DE CIENCIAS BASICAS 16 .5Escriba aquí la ecuación. y la que recibe Q de q2.5) =1. Hallar los valores numéricos: iii. Graficar los vectores que representan el campo eléctrico sobre Q ii.08N sen(75.5) +5. i. de 3 µC: a) Calcular la fuerza en la carga Q = 2 µC. Graficar los vectores correspondientes a la fuerza que recibe Q de q1.08N sen(75. Hallar los valores numéricos: �=�=𝑎𝑟� �𝑜�.5) -5. Solución 1: i. FQq2 ii.08N cos(75.5 ��-10 ��.54N FyQ= -FQq1senα+FQq2senβ=-5.5)=0 =2.=75. b) Calcular el campo eléctrico en la carga Q = 2 µC. iii. FQq1. q1  C2  900 N r2 (10) m 2 2 C Nm2 9  10 9  10 -5 C b) k . q2 9  109  1. q2 F  r2 a) 9  10 9 (N m 2 /C 2 )  1.6 .6 .10 C a una distancia de 10 m? Nm 2 9  10 9  10 -5 C a) E  k . 10 -19 C  1. q1 C 2 Nm V   900 r1 (10) m C AREA DE CIENCIAS BASICAS 17 . 3.27·106 N/C i + 0 N/C j= 1. Cuál es la energía potencial eléctrica de un electrón localizado a 15 cm de una carga de 6 C? k . Cuál es a) el campo eléctrico y b) el potencial eléctrico de una carga de .27·106 N/C b. q1 . 10 -19 C F  23  10 -27 N (10 -1 ) 2 m 2 b) La fuerza neta sobre el sistema es cero. EQq2senβ= sen(75.6  10-19  6  10-6 U   5. EyQ=+ EQq1senα .5)- sen(75. Un electrón y un protón están separados 10 cm. q1 .27·106 N/C i 1.76  10 4 N m r1 0.15 4. Solución 2: = 2.5) =0 EQ= EQx +EQy= 1. a) Cuál es la magnitud de la fuerza sobre el electrón? b)Cuál es la fuerza sobre el sistema? k . 5 K ε0 A Nm 2 C   15.2nF d 10 -3 m q C  q  CV  6.8C V Ejercicios propuestos. ¿Cuál es el signo y magnitud de la carga 3? r12=12 cm.5nF d 10 m -3 q C  q  CV  15.7 m2 K ε0 A Nm 2 C   6. La carga 1 es de -3µC.5. una de -8µC y la otra de 12µC son colocadas a 120 mm de distancia. si q1  1  10 6 C q2  3  10 6 C q3  2  10 6 C 5 Se localizan tres cargas ubicadas en las esquinas de un triangulo equilátero.2  10 -9 F  50 V  0. a) K = 1 (aire). 4µC. una de la otra. Tres cargas se colocan en línea recta. Calcular el valor de la carga 1. 5. es de 12 N y se dirige hacia la derecha.2  10 -9 F  6. AREA DE CIENCIAS BASICAS 18 . La fuerza en la carga 2.70 m 2 y una separación entre estas de 1 mm. ¿Cuál es la fuerza resultante en una tercera carga de -4µC colocada a mitad de camino entre las otras 2 cargas? 4 Calcular la fuerza eléctrica en la carga 1. r32=20 cm 3. Dos cargas.31 C V C2 2.8  10 6 C  7. 2. Un capacitor de placas planas y paralelas que tienen un área de 0. Calcúlese la fuerza eléctrica neta sobre la carga de 7μC. en el aire. Una fuerza de 6N hacia el este actúa sobre una carga 1 cuando se coloca una carga2 de 5µC a30 cm al este de la carga1. Fuerza y Campo Eléctrico 1. C2 1  8.7 m2 b) K=2.85  10 -12  0.5  8.85  10 -12  0.31  10 6 C  0. b) Cuando hay un material con constante dieléctrica de 2. se conecta a una fuente de 50 V.5  10 -9 F  15. Calcular la capacidad y la carga: a) Cuando hay aire entre las placas.5  10 -9 F  50 V  7. B y C. 12.2  10 3 C 8.4 m sobre el origen. a) Determinar el campo eléctrico en los puntos A.4 m sobre q2.3 m del origen y la carga q3 = -3μC a la derecha del punto P y a 0. b) Determinar la fuerza eléctrica ejercida sobre una carga de 3x10-8 μ C cuando se ubica en el punto P. Encontrar el campo eléctrico en el punto P de la figura. aparece un campo uniforme entre ellas. Determine el trabajo necesario para trasladar una carga de 3 C desde un punto cuyo potencial es de 10 V a otro de potencial -5 V. a) ¿Cuánto vale la intensidad de este campo? b) ¿Qué fuerza ejerce el campo anterior sobre un electrón. ¿Cuál será el potencial de ese otro punto? 13. producido por las tres cargas puntuales que se muestran.23 x 10 9 V. ¿Cuál es la masa de este objeto si "flota" en el campo? Potencial y Energía Potencial 10.5  10 3 C q2  0. 11. La diferencia de potencial eléctrico entre puntos de descarga durante una tormenta eléctrica en particular es de 1. 6.2q separadas una distancia d. separadas una distancia de dos centímetros. 7. Determinar el campo eléctrico producido en la carga 3. Un objeto que tiene una carga neta de 24 μC se coloca en un campo eléctrico uniforme de 610 N/C dirigido verticalmente. Una carga de 10 C aumenta en 100 J su energía al trasladarse de un punto en el que el potencial es de 20 V a otro punto. si q1  1. Cuando se conectan los bornes de una batería de 400 V a dos láminas paralelas. b) Hacer un dibujo burdo de las líneas de fuerza si q=2C y d=3 cm 9. La carga q1 = 7μC se ubica en el origen del sistema de coordenadas. La figura muestra a dos cargas +q y. ¿Cuál es la magnitud del cambio en la energía potencial eléctrica de un electrón que se mueva entre estos puntos? AREA DE CIENCIAS BASICAS 19 .5  10 3 C q3  0. la carga q2 = -5μ C se ubica en el eje x a 0. ubicado sobre el eje y a 0. separadas por la distancia de separación de los átomos de la molécula de 2. Una carga positiva de 6. calcular la energía potencial eléctrica de la molécula 17. el sodio es ionizado con carga +e (aproximadamente) y el cloro con carga –e. Calcular el campo eléctrico E en el 18. 14. si es: a) Paralelo al plano YZ.10-6C desde el infinito a esa distancia?.10-6C. Calcular la diferencia de potencial entre los puntos ab.. se encuentra en el origen de coordenadas. AREA DE CIENCIAS BASICAS 20 .c) ¿Cuál será la energía potencial de esa carga en dicha posición? 16. 23. Un campo de 2. bc y ac 19. de radio? 15. b) ¿Qué trabajo tenemos que hacer para traer otra carga positiva de 2. 21. viaja a través de un camino que tiene una inclinación de 10° respecto de la horizontal. c) Contiene al eje Y y su perpendicular forma un ángulo de 40° con el eje X . Hallar el flujo a través de la base del auto. así como la 10-9 C y q2=-12 x 10 -9 C están diferencia de potencial entre los separadas 10 cm. Hallar el flujo a través del cubo. En la molécula de sal común (cloruro de sodio) NaCl.0 104 N/C y dirección perpendicular a la superficie existe en un día de tormenta. Hallar el flujo a través de un rectángulo de 0. 22. cuya base se puede considerar como un rectángulo de 6 m x 3 m. Un cubo de 20 cm de lado está situado en una región del espacio en la existe un campo electrostático de 250 N/C en dirección vertical positiva.35 m x 0.70 m. ¿A qué potencial elevaría dicha carga a una esfera conductora y aislada de 16 cm. como puntos A y muestra la figura. a) ¿Cuál es el potencial a una distancia de 4 metros?.410-10m. b) Paralelo al plano XY.5 103 i) N/C . Los cargas puntuales q1=12 x centro del cuadrado. Flujo Eléctrico 20. Aproximando los dos átomos ionizados como cargas puntuales (+e y –e). Una carga de 15 nC puede producirse por simple frotamiento. se tiene una esfera conductora aislada. Un automóvil. Concéntrica con un cubo imaginario de 3 m de arista. Sea un campo E = (3. a) Averiguar cual es la constante dieléctrica del vidrio utilizado. siendo la d. Un condensador de placas plano-paralelas se carga a una d. 25. (a) ¿Con cuánta carga queda cada capacitor luego de hacer la conexión? (b) ¿Cuál es la diferencia de potencial final entre sus placas? (c) ¿En cuánto cambió la energía del sistema como consecuencia de la conexión? 28. Deducir la carga en cada una de las placas del condensador. b) ¿Con cuál de los dieléctricos se tendrá s más energía almacenada. Capacitores 24. Se supone que el dieléctrico es aire. 26. c)¿Cuál es la permisividad de la mica?. Se utiliza una batería para cargar las placas con una diferencia de potencial de 500 V y luego se desconecta del sistema. En un condensador aislado de placas plano-paralelas de 100 cm 2. ¿Cómo podría obtenerse una capacidad equivalente de 10 μ F que pudiera soportar 30 V? 29. cae a 80 V. la diferencia de potencial entre ellas aumenta 400 V.000 voltios respecto al infinito.p. de 0. Un capacitor de 4 [mF] cargado a 400 [V] y otro de 6 [mF] cargado a 600 [V]. inicialmente descargada. Calcular el flujo eléctrico que atraviesa una de las caras del cubo. Un electrón es lanzado con una velocidad de 2. si las placas se alejan 5 cm. de 120 V siendo aire el dieléctrico. Calcular la capacidad del sistema de la figura y la d. Determinar: a) La distancia que ha recorrido el electrón cuando su velocidad se ha reducido a AREA DE CIENCIAS BASICAS 21 .. ¿cuál es la diferencia de potencial entre ellas? b) ¿Cuál será la capacitancia después de haber insertado el dieléctrico. en cada condensador (todos iguales).2 mm de espesor entre las placas.d.2 mm por aire. a) Si se inserta una placa de mica. la d.p. ?. La esfera tiene 40 cm de radio y se le comunica una carga positiva tal que adquiere un potencial de 20.10 6 m/s paralelamente a las líneas de un campo eléctrico uniforme de 5000 V/m. Miscelánea 30. Con condensadores de 1 μ F que pueden soportar 10 V. se conectan de manera que la placa positiva de cada uno queda conectada a la negativa del otro.d. Cierto capacitor tiene una capacitancia de 4 F cuando sus placa están separadas 0. Cuando se introduce entre las placas una lámina de vidrio que llena dicho espacio.p.d.p entre A y B de 3000 V. K=5.Suponer una fuente de voltaje que permanece conectada al capacitor de 4F. d)¿Cuál sería el incremento de carga debido a la inserción del dieléctrico? 27.d. C (3. Determinar: a) La gráfica del problema.2). Determinar la d. que se establecerá y la carga de cada condensador. se encuentran situadas en el plano XY en los puntos (0. 34. Dos cargas puntuales e iguales de valor 2 mC cada una.106 m/s. Se tienen cuatro cargas en los vértices de un cuadrado como se indica en la figura. estando las distancias expresadas en metros. respectivamente. Se tienen dos condensadores de 3 y 5 microfaradios cargados a 500 y 700 voltios respectivamente.d. en la que Q = 410-6 C.a)¿En qué punto del plano el campo eléctrico es nulo?. b)El valor de la carga situada en el vértice A. expresadas en cm.0)? 32. B (-3. b) La variación de potencial que ha experimentado en ese recorrido. Se sabe que las cargas situadas en los puntos B y C son iguales a 2 mC y que el campo eléctrico en el origen de coordenadas (centro del triángulo) es nulo.d.p. 31.0) al punto (-1.p. c) El potencial en el origen de coordenadas 33. Cuatro condensadores iguales de 30 microfaradios se conectan según la figura. de 500 voltios. Determinar: a) El campo eléctrico en el centro del cuadrado. Determinar la capacidad equivalente del conjunto y la d. AREA DE CIENCIAS BASICAS 22 . b) El trabajo necesario para mover una carga de prueba de valor q desde C hasta A 35.d.p.-5). 0'5.5) y (0. son: A (0. Permaneciendo cargados se unen las placas del mismo signo. Se tienen tres cargas en los vértices de un triángulo equilátero cuyas coordenadas. a que está sometido y la carga que almacena cada condensador si conectamos los puntos A y B a una d. -1). c) La variación de energía potencial que ha experimentado en ese recorrido. b) ¿Cuál es el trabajo necesario para llevar una carga de 1C desde el punto (1. -1). b) y ¿en el interior? 43. b) Hallar la fuerza que actuará sobre la carga en este punto. c) La variación de la energía potencial al pasar la partícula de una placa a la otra 40. Determinar: a) La separación entre las placas. b) ¿Cuántas veces esta aceleración es mayor que la gravedad? 42.10-9 C situada entre las placas. Determinar el campo y potencial eléctrico en el punto medio de la recta que las une y en un punto equidistante 10 cm de las cargas.2) y (4. Entre dos placas planas existe una diferencia de potencial de 15 V y la intensidad del campo eléctrico es 30 N /C. Los hilos forman 45º con la vertical. En el tubo de imagen de un televisor los electrones parten del reposo y se aceleran dentro de una región en la que existe una diferencia de potencial de 30000 V antes de golpear sobre el revestimiento de material de fósforo de la pantalla. 45.- 2). el campo actúa con una fuerza de 1. Sabiendo que el campo eléctrico es el origen de coordenadas es 3·10 -6 N/C . suspendidos del mismo punto. 36. Calcular: a) la carga de cada esfera y b) la tensión del hilo. a) Hallar la aceleración de un protón en un campo eléctrico de 500N/C. 41. Si hay una concentración de carga de 40C a una altura de 3000 m dentro de la nube y -40C a una altura de 1000m: a) cuál es el campo eléctrico en el exterior de la aeronave?. b) La aceleración que experimenta una partícula de 5 gramos y carga +2'5. Calcular la intensidad de un campo eléctrico si al colocar una carga de 48µC en él. Dos esferas de 25 gramos están cargadas con idéntica carga eléctrica y cuelgan de dos hilos inextensibles y sin masa de 80 cm de longitud. determinar el valor de Q. Otras dos cargas Q están localizadas en (4. Calcular la velocidad con la que los electrones chocan con la pantalla AREA DE CIENCIAS BASICAS 23 . a) Calcular el trabajo realizado para llevar una carga de 10 -6 C desde el infinito hasta un punto que dista 3m de otra carga puntual de 2∙10 -6 C. 38. Dos cargas puntuales de 3·10 -6 C están localizadas en los puntos (0. 39.2) y (0. respectivamente. 44.6N. Determinar la relación que existe entre las capacidades de dos condensadores si conectados en serie tiene una capacidad cuatro veces menor que conectados en paralelo 37.-2). Un avión vuela a través de un nubarrón a una altura de 2000m. Dos cargas eléctricas puntuales de +10 m C y .10 m C están separadas 10 cm. 13. b. Previo a la realización de la práctica de laboratorio el estudiante debe responder preguntas relacionadas con la teoría indicada en el inciso 2 de cada guía de Laboratorio. El estudiante tendrá 3 oportunidades para responder correctamente a las preguntas. Si el estudiante no asiste a la practica. Cada responsable de grupo debe verificar que el material utilizado en la práctica esté en el mismo estado al devolverlo que al recibirlo. El vencer las preguntas previas es requisito para realizar la experiencia. 7. Cuando la práctica haya terminado. 15. La nota de laboratorio es de 15 puntos. Si el estudiante asiste a la práctica pero no entrega informe tiene 0 puntos. cada estudiante. 10 puntos de informe i. 4 puntos por aprobar examen previo a la practica de laboratorio. 11. cuyo número de componentes máximo será de cinco (5) estudiantes. La práctica se realiza en grupos. 1 punto por presentar la hoja de datos c. El informe se refiere a las respuestas del inciso 6 de cada Guía de Laboratorio 4. Si el estudiante no se presentase en el horario reservado deberá realizar una nueva reserva dentro de los horarios disponibles. Los 15 puntos son el promedio obtenido en las 4 prácticas de la Guía de Laboratorio. 5. 9. AREA DE CIENCIAS BASICAS 24 . y entrega informe tiene 0 puntos 6. 12. El laboratorio se realizará fuera de las horas de clase teórica y previa reserva de horario con el Asistente de Laboratorio. 8. es decir no tiene sello. El Asistente de Laboratorio orienta al estudiante sobre el manejo del equipo pero no realiza la práctica en vez del estudiante 16. 3. 14. de manera individual. deberá presentar al Asistente de Laboratorio los datos que haya tomado. 2. De no responder correctamente a las preguntas luego de tres intentos deberá reservar otra hora en función de la disponibilidad de horario existente. Los 15 puntos son la suma de: a. Cada grupo debe tener un responsable que se encarga de recoger y devolver el material utilizado en cada práctica mediante un formulario. LABORATORIO INSTRUCCIONES GENERALES PARA LA REALIZACIÓN DE INFORMES DE LABORATORIO DE FISICA 1. 10. no debe olvidar que es un lugar donde debe comportarse de manera adecuada. El informe se presenta en forma individual. Si los componentes del grupo no reparan o restituyen el material dañado en la fecha prevista en el inciso 13 se hará un informe a PASE para que el material o equipo dañados sean cargados a las respectivas cuentas financieras de los estudiantes del grupo que ocasiono el daño. 37. durante la realización de la práctica de laboratorio para que sean sellados. Los datos. Los informes son calificados por el Profesor de Laboratorio. 35. Los componentes del grupo deben reparar o restituir el material dañado de laboratorio antes de la realización de la siguiente práctica de laboratorio. 36. 24. El mal comportamiento de cualquier estudiante durante la realización de la práctica de laboratorio será sancionada con la expulsión del laboratorio no pudiendo recuperar la práctica aún si ésta hubiera estado en la etapa final. 22. Las fechas de presentación de los informes se encuentran en el Plan de Clase del MAP de la materia. 28. Si dos o más informes tuvieren alguna igualdad en alguna parte del mismo. Los informes se recogen calificados tres días después de la fecha de entrega. 23. El informe se entrega en el Laboratorio de Física en la fecha indicada hasta 5 minutos antes de ingresar a la clase teórica. etc. 26. Si los componentes del grupo no reparan o restituyen el material dañado en la fecha prevista en el inciso 13 no realizaran mas prácticas de laboratorio en el modulo. etc. El estudiante que ingresa al laboratorio debe trabajar con las máximas precauciones. la nota será cero (0). sólo tiene(n) validez si contiene(n) la fecha. Cualquier daño ocurrido al material de laboratorio durante la realización de la experiencia debe ser reparado o repuesto por el grupo en su totalidad y no sólo por el responsable. 25. la firma y el sello del Asistente o Profesor de Laboratorio. Una expulsión del laboratorio equivale a la pérdida de la nota en el mismo. La realización de las prácticas de laboratorio habilitan al estudiante a la realización de los exámenes parciales y final según cronograma de la materia. 20. Informe que no tuviera la(s) hoja(s) de datos sellada(s) no se califica. esquemas. La nota promedio de los cuatro (4) informes se entrega al Profesor de Cátedra al finalizar el módulo. 29. 17. 33. Se realiza recuperación de Prácticas de laboratorio solo en el horario existente en el Laboratorio para tal efecto. AREA DE CIENCIAS BASICAS 25 . 32. 27. 21. 31. Lo escrito por el estudiante en el informe presentado deben ser un resumen de lo hallado en la bibliografía. 19. Informes presentados fuera de fecha u hora no se califican. Informes entregados fuera de horario no se califican. 34. 18. por lo tanto. esquemas. 30. 1 Capacímetro. conductores y semiconductores Flujo eléctrico Capacitores Combinaciones serie y paralelo de capacitores 3. Objetivos: Comprobar experimentalmente las características de un condensador. AREA DE CIENCIAS BASICAS 26 . 2. FUNDAMENTO TEORICO El estudiante debe leer sobre los siguientes temas antes de dar el examen que le habilita a realizar la práctica de laboratorio: Fuerza Eléctrica Campo Eléctrico Potencial Eléctrico Energía potencial eléctrica Aislantes. 1 4. MATERIAL Capacitor de placas regulable Dieléctrico. 1 Vernier. PROCEDIMIENTO.Práctica de Laboratorio: N° 1 Título: Capacitor Lugar de Ejecución: Laboratorio de Física Nombre y Apellidos: ________________________________________________ 1. 4.10 Verificar que el espacio entre placas del condensador sea el mismo que en 4.4. 4. 4.4.5 Colocar las láminas entre los platos del capacitor regulable de manera similar a alguna de las figuras: 4.2 Seleccionar el primer dieléctrico utilizado.1 Seleccionar un capacitor de placas regulables circulares o triangulares.4.4. TABLA Nº 1 Base= AREA DE CIENCIAS BASICAS 27 . 4. 4.3 Seleccionar un dieléctrico. 4.2 Realizar desde 4.6 Medir el grosor del dieléctrico o el espacio entre placas metálicas. 5.1.4.8 Registrar la lectura.1.4. 4. 4.1. 4.4.8 Colocar las puntas del capacímetro en los bornes del capacitor.1.1.6.4.4 Colocar las láminas entre los platos de capacitor regulable de manera que cubra totalmente el espacio entre placas.1. cuidando que tenga menor área que las placas.5 Ajustar las placas del capacitor de manera que no exista aire entre las placas del dieléctrico.7 Medir el grosor del dieléctrico o el espacio entre placas metálicas. 4.1. 4.6 Ajustar las placas del capacitor de manera que no exista aire entre las placas del dieléctrico.2 Según la forma de las placas del capacitor medir base y altura o diámetro 4. 4. 4. 4.1 Colocar el doble o la mitad de láminas de dieléctrico entre las placas del capacitor.1.5 hasta 4.4. Se puede utilizar la cantidad de láminas de dieléctrico que se desee.1 Seleccionar el capacitor de placas paralelas cuadradas. DATOS. 4.7 Colocar las puntas del capacímetro en los bornes del capacitor.2.2.11 Registrar la lectura del capacímetro.1.1.9 Registrar la lectura. 4.11. 4.ATENCION: ATENCION: El capacímetro será manejado única y exclusivamente bajo autorización y en presencia de los asistentes de laboratorio.1.4 Medir los lados del dieléctrico.3 Medir los lados de las placas del capacitor. 4.1. 4.9 Extraer el dieléctrico de entre las placas del condensador regulable.1.1. 4. para la placa triangular A   2 donde h  altura de la placa triangular A  πd . PARTE 1 6. CONDENSADOR Nº 1 Altura= Diámetro= Nombre Dieléctrico: Ancho abertura 1 C1 con dieléctrico C01 sin dieléctrico Ancho abertura 2 C2 con dieléctrico C02 sin dieléctrico TABLA Nº 2 Lado 1 = CONDENSADOR Nº 2 Lado 2= Dieléctrico= ……………. CALCULOS.1. Dieléctrico= aire Lado 1 = Lado 1 = Lado 2 = Lado 2 = Ancho abertura= Ancho abertura= Capacitancia equivalente ( Ceq)= 6.para la placa circular d  diámetro de la placa circular  C 4  AREA DE CIENCIAS BASICAS 28 . Calcular el área de las placas del capacitor Nº 1 utilizando  bh  b  base de l a placa triángular  T 2 . Calcular la constante dieléctrica K0  del aire.4. ancho de abertura 1: C1 d1 6. donde  0A C1  capacitancia con dieléctrico  d1  ancho de abertura 1  A  área ε  permeabilidad del vacío 0 6.2.5.3.6. para el area de la placa circular  d A t  área de la placa triangular  donde A c  área de la placa circular Sb  Sh  Sd  mínima medida del instrumento utilizado  Con los datos de las Capacitor Nº 1. Calcular el error del área de las placas de los condensadores utilizando  2 Sb   Sh  2  SA  At      . Calcular el error de la constante dieléctrica utilizando Sc  mínima lectura del capacímetro 2 2 S  S  S  2  Sk  K111  c    d    A  donde Sd  mínima medida del instrumento C  d  A  S  error del área calculado en 6.2 A C01 d 6. para el area de la placa triangular  b h   Sd SA  2Ac . Calcular la constante dieléctrica K1  del material. donde  0A C01  capacitanc ia sin dieléctrico  d  ancho de abertura 1  A  área ε  permeabilidad del vacío 0 AREA DE CIENCIAS BASICAS 29 . ancho de abertura 2: 6. Calcular el error SK11 de la constante. K02 y K22.8 para el ancho de abertura 2. Sk11  K11  C    01  donde  C   1   01  SC1    mínima medida del capacímetro S01  Con los datos de las Capacitor Nº 1.9.11. Se obtendrá K 2.6.10 llenar la Tabla 3: TABLA Nº 3 CONSTANTES DIELÉCTRICAS CAPACITOR FORMA ………………………………… Dieléctrico: 1Ancho abertura 2Ancho abertura K1 = DER= K2 = DER= K11= DER= K22= DER= K01= DER= K02= DER= PARTE 2 AREA DE CIENCIAS BASICAS 30 .3 a 6. DER. Con los cálculos realizados en 6.2 A C1 6.8.6. de cada constante error de la constante dieléctrica dieléctrica calculada utilizando DER   100 constante dieléctrica 6.7.10. Calcular el error de la constante dieléctrica utilizando Sc  mínima lectura del capacímetro S  S  S  2 2 2  Sk 0  K0  c    d    A  donde Sd  mínima medida del instrumento C   d A S  error del área calculado en 6. Calcular la constante dieléctrica utilizando K11  donde C01 C1  capacitancia con dieléctrico  C01  capacitancia sin dieléctrico 2 2  SC1  S  6. Repetir desde 6. Determinar la desviación estándar relativa. 6. Con los datos de la Tabla 2 calcular el área ocupada por el dieléctrico L1  lado 1 del dieléctrico 1 utilizando AD1  L1  L2 donde  L2  lado 2 del dieléctrico 2 6. En base a la Tabla Nº 3 utilizar la constante dieléctrica del material con menor DER para calcular la capacitancia del espacio ocupado por el dieléctrico en el capacitor de placas rectangulares. voltaje. tabla 2  A1  área calculada en 6. En base a la Tabla Nº 3 seleccionar la constante dieléctrica del aire con menor DER para calcular la capacitancia del espacio ocupado por el aire en K0  0 A01 el capacitor 2. tabla 2 d1 donde  AD1  área calculada en 6. 6.15.1 Describir el C0= comportamiento C1 C0 del Ceq(serie)  = campo eléctrico.- De la Tabla 2: ( Ceq1)= .12 6.14.12 ε  permeabilidad del vacío 0 6. Llenar la Tabla 4 con los datos que se indican: TABLA 4 Capacitancia Material C1 = Capacitancia del aire 6. CONCLUSIONES.13 ε  permeabilidad del vacío 0 6. fuerza Ceq(paralelo)  C1  C0 AREA DE CIENCIAS BASICAS = 31 6.12. C0  C1 carga. utilizando C01  donde d1 K0  constante dieléctrica del vacío  d1  grosor para el dieléctrico 1.13.16. Calcular el área del capacitor ocupada por aire empleando A01  AR  AD1 A R  área de la placa rectangular donde  A D1  área del dieléctrico calculada en 6. utilizando K1  constante dieléctrica del material  CD1  K1  0 AD1 d1  grosor para el dieléctrico . 1993  Giancoli Douglas. 1999  Cantu Luis. Principios y Aplicaciones”. LIMUSA Noriega. “Física. Krane. CECSA.2 Se utilizaron dos métodos para calcular las constantes dieléctricas. Analizar la razón de la diferencia entre resultados 6.  Halliday. “Física Volumen II”. Resnick. HARLA  Garcia Talavera. “Fisica General con Experimentos Sencillos”. BIBLIOGRAFIA. Prentice Hall Hispanoamericana. cuando un capacitor tiene un aislante entre sus placas y cuando no lo tiene. 6. Gatorowicz. “Fundamentos de Fisica”. “Fisica”. 1991  Alvarenga Maximo. eléctrica. “Teoria del Campo Magnetico”. LIMUSA. Prentice Hall Iberoamericana. “Electricidad y Magnetismo”. Prentice Hall Hispanoamericana. LIMISA Noriega.3 En base a las características de capacitores en paralelo indicar a) cual de las combinaciones de la practica cumplía con dichas características y b) si los valores obtenidos experimentalmente confirman la aseveración de a) 6. 1995  Blatt Frank. 1995  Machlup Stefan. 2000  Fishbane.4 En base a las características de capacitores en serie indicar a) cual de las combinaciones de la practica cumplía con dichas características y b) si los valores obtenidos experimentalmente confirman la aseveración de a) 7. 1978 AREA DE CIENCIAS BASICAS 32 . “Física para Ciencias e Ingeniería Volumen II”. Thonnton. 16 Resistencia concepto de corriente. Mecánica OBJETIVO DE APRENDIZAJE El estudiante resuelve 5 problemas sobre Ley de Ohm y Pouillet. potencia Interna 3.12 Potencia placas metálicas a un 2. 3. Electrónica y Sistemas. Actividades del Docente Contenidos Actividades del participante ¿Qué va a hacer para ayudar a Productos de aprendizaje Tiempo ¿Qué aprender? ¿Qué hacer para aprender? que el participante aprenda? 2. Resolver tarea de ejercicios 9 AREA DE CIENCIAS BASICAS 33 . 1.13 Combinaciones delgado. la 6. aplicando conceptos. AREA DE CIENCIAS BASICAS INSTRUMENTACIÓN DIDACTICA DEL PERIODO 2011 ASIGNATURA 0935 ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO No. leyes y principios físicos estudiados y aplicados en los ejercicios del MAAP y en la Practica de Laboratorio No 2. uno grueso y otro al 8 del MAAP que las caracterizan 2. DE UNIDADES ____5__ UNIDAD No. Redes y Telecomunicaciones.17 Amperímetro y 4.11 Ley de OHM y exponer el fenómeno que se Ley de Ohm. _2 CORRIENTE ELECTRICA CARRERA Industrial y Comercial. Resolver problemas sobre el aplicando los métodos de de resistencias 2. su 4. existente e introducir el Ohm. Resolver tarea de ejercicios 1 el potencial y la corriente Horas eléctrica conductor. Graficar un capacitor y 1. Resolver ejercicios sobre 2. Ley de Pouillet problemas de resistencia produce al conectar ambas y potencia en clase resistencias describiendo 8 2. Exponer la influencia de la combinaciones de Voltímetro temperatura en el proceso resistencias en clase 2. Exponer las características tema en bibliografía sugerida análisis correspondientes 2.10 Definición.14 Leyes de de los conductores.18 Problemas de de conducción eléctrica. Presentar tarea y dudas al Kirchhoff relación con el voltaje docente sobre la Ley de 2.15 Baterías. combinaciones de resistencias y análisis de circuitos aplicando Kirchoff de manera individual. Ley de Pouillet y 2. Deducir la Ley de Ohm. 5. Resolver ejercicios sobre la Analiza y Resuelve 2. Tarea de ejercicios 9 a 16 del MAAP 12. Exponer el concepto de combinaciones de potencia. 11. Resolver tarea de ejercicios Ohm. Resolver problemas sobre el 8. Deducir la Ley de Pouillet docente sobre 6. Realizar ejercicios de Kirchoff aplicación de la Ley de 10. 8. Resolver ejercicios sobre de potencia y potencial análisis de circuitos utilizando 7. Tarea del ejercicio 1 al 8 del tema en bibliografía sugerida MAAP 12. Ley de Pouillet y 17 a 21 del MAAP potencia. aplicación. Recalcar la resistencias diferencia entre conceptos 9. Tarea sobre ejercicios del tema en el MAAP 13. Exponer el análisis de combinaciones de conexiones serie y paralelo de resistencias 11. influencia del área al 16 del MAAP atravesada por la corriente y 7. Exponer los fenómenos que se producen al conectar resistencias y fuentes en AREA DE CIENCIAS BASICAS 34 . Exponer los fenómenos docente sobre análisis de producidos al conectar circuitos utilizando Kirchoff resistencias en serie y en paralelo 10. Resolver problemas sobre el el material del que esta tema en bibliografía sugerida constituido el conductor. Presentar tarea y dudas al 9. Presentar tarea y dudas al 5. multimania. Prentice Hall ault. 2000  www. “Física. Jewtt.magnet.es/jogomez/simula/Ap  Alonso Marcelo.fsu. 1995  http://personales. 2010  Halliday.multimania. et all. 1993  http://usuarios. Krane. CENGAGE Learning. combinaciones en serie y paralelo. “Física. 1993 /ohmslaw/  Giancoli Douglas.es/pefeco/jugand  Multimedia para Ciencias e Ingeniería Volumen I”. Krane. Fondo Educativo Interamericano.upv. Thonnton.edu/murphy/LightBulb/def Magnetismo Aplicaciones”. CECSA. “Física e ingeniería.es/pefeco/leyohm  Fishbane.htm  Equipo de Laboratorio para Ciencias e Ingeniería Volumen II”. 2000 fendt. 1976 CRITERIOS DE EVALUACION AREA DE CIENCIAS BASICAS 35 . Gatorowicz. Finn Edward. 15.illinois.xcanedo. CECSA.html Hispanoamericana. Resnick. Revisión de tarea Materiales de apoyo Equipo requerido Fuentes de información  Serway. Realizar ejercicios de aplicación de la Ley de Kirchoff 16.htm  DVD Prentice Hall Hispanoamericana.htm  Fishbane.  MAAP de Electricidad Y Magnetismo Mecánica”. Thonnton. Mecánica”. “Física  http://www. Resnick.walter-  Pizarrón Volumen II”.htm volumen I. 14. “Física /leyohm. “Física  http://usuarios. Principios y  http://mste. Tarea del ejercicio 17 al 21 del MAAP 17. oohm/jugando.  http://micro.edu/electromag/java de Electricidad y Prentice Hall Hispanoamericana.de/ph14s/ohmslaw_s.com  Halliday. Gatorowicz. plets/Efecto%20Joule/efectojoule. Exponer el método de análisis de Kirchoff. “Física  Practica de Laboratorio sobre Resistencias Volumen I”.blogspot. deberá dar a conocer a su profesor la razón de su falta. 100 % Total de la unidad OBSERVACIONES Dentro de las políticas de acreditación. Los trabajos deben contener una portada que comprenda toda la informacion. equipo de trabajo. calidad y buena ortografia para hacerse acreedor a la maxima puntuacion. tema del trabajo a que corresponde. obteniendo las características de cada resistencia que conforma un problema de combinaciones de resistencias  Analiza. cuando esto no se dé. Queda prohibido el uso de celulares y equipo de sonido personalizado en la hora de clase AREA DE CIENCIAS BASICAS 36 . identifica y aplica correctamente conceptos de la ley de Ohm. el alumno deberá tener un comportamiento adecuado y de respeto con sus compañeros y con su docente. 7 La aprobación de la unidad comprenderá : 15 % Presentación de tareas 15 % Evaluación oral desarrollada en cada clase 20 % Presentación de la práctica y de informe de laboratorio 50 % Evaluación de la unidad  Analiza. Los trabajos deben se bien presentados. identifica y aplica correctamente conceptos del análisis de Kirchoff en un problema de mallas. que identifique al alumno. Ley de Pouillet. con limpieza. Deberá ser puntual y asistir regularmente a su clase. 10 -3 Ω S 10 -6 m2 3. FORMULARIO CORRIENTE I Q  C  A T  s  SI ELECTRICA LEY DE L Kg m 2  R    Ohm    POUILLET A  s C 2  SI RESISTENCIAS i= i1 = i2 = i3 EN SERIE V = V1 + V2 + V3 R  R1  R2  R3 RESISTENCIAS i = i1 + i2 +i3 EN PARALELO 1 1 1 1 V = V1 = V2 = V3    R1 R2 R3 R LEY DE OHM i  V V  R    A  SI POTENCIA 2 V2  kg m2  P  iV  i R  A V   W ELETRICA R  s3  SI Ejercicios desarrollados.5 m de largo con 2. Cobre=1.15  10 -6 m 2 .5m R   6 . b) Cuantos electrones son? Respuesta: q a) i   q  it  0. Una corriente uniforme de 0.7. AREA DE CIENCIAS BASICAS 37 . Respuesta: S  πr 2  3.7  10 -8 Ωm  1.5 A  2  60 s  60 C t q 60 C b) N    3. Resistencia 1.14 (2.6  10 -19 2.3  10 -3 m) 2  4. Respuesta: P 60W a) P  I  V  I    273  10 -3 A  273 mA V 220V V 2 V 2 (220 V ) 2 b) P  R    806 Ω R P 60W Ejercicios propuestos. 10-8  m ρL 1.5 A fluye durante 2 min. Calcular la resistencia de un alambre de cobre de 1. a) Cuánta carga pasa por la sección transversal del conductor?. Calcular: a) la corriente que circula por ella y b) su resistencia.3 mm de diámetro.8  10 20 electrones e 1. Un bombillo de 60 W opera a un voltaje de 220 V. 0 mm de lado (a) ¿Cuál es la resistencia entre sus extremos? (b) ¿Cuál debe ser el diámetro de una barra de cobre circular de 1. ¿Cuánta potencia disiparía si se mantuviese la temperatura del alambre en 200 °C mediante un baño refrigerante de aceite? La diferencia de potencial permanece en el mismo valor. en alambres de varios tipos y tamaños. En un circuito en serie simple circula una corriente de 5. En la figura.0 A cuando se aplica una diferencia de potencial de 2.63 x 10_8 Ωm.7 10 -8 Ωm.10 plg) cubierto con hule es de 25 A.0 A. tiene una longitud de 24 cm y una sección circular de diámetro 2 mm. Un alambre de hierro tiene una resistencia de 200  a 20˚C. R1=12 Ω.0 mm 2 y transporta una corriente de 4. La máxima corriente de seguridad para alambre de cobre de calibre 10 (diámetro = 0. a) ¿Qué valor tiene la resistencia equivalente? . 4. Cuando se añade una resistencia de 2.0 min. El Comité Nacional de Aseguradores contra Incendios (EUA). (a) el campo eléctrico. ¿Cuál es la conductividad a del nicromo? 6. el área de su sección transversal es de 1.70 x 10- 8 Ωm. ha determinado la capacidad para transportar corriente. Un alambre de nicromo (que es una aleación de níquel y cromo que se usa comúnmente en los elementos calefactores) tiene una longitud de 1.0 V entre sus extremos. Una barra cuadrada de aluminio tiene 1. Un alambre de cobre de resistividad 1. Se dispone de un conductor de 70 m de longitud y 3mm2 de superficie en su sección transversal.0 m de longitud. 5.006/˚C? 3. R3=28 Ω se aplica una diferencia de potencial de 32 V entre a y b. Calcular la resistencia del alambre.0 A. 8. el valor aproximado del coeficiente de expansión lineal del nicromo es de 4 x 10 -4 /°C. Encontrar para esta corriente. (b) la diferencia de potencial 1000 pies de alambre y (c) el ritmo con el que se genera energía térmica (= i2R) en los mismos 1000 pies de alambre. Sobre un resistor de 10  se mantiene una corriente de 5. en forma segura.0 m.1. si su resistencia debe ser igual que la de la barra de aluminio? ρ cobre= 1.0 m de longitud y 5.82 x 10-8 Ωm Combinaciones de Resistencias 9. c)¿Cuánto vale la diferencia de potencial entre los extremos de cada una de ellas? AREA DE CIENCIAS BASICAS 38 . ρaluminio= 2. Un calefactor de nicromo disipa 500 W cuando se le aplica una diferencia de potencial de 110 V y la temperatura del alambre es de 800 °C. la corriente decae a 4.0 Ω en serie. ¿Cuál será su resistencia a 80 ˚C si el coeficiente de temperatura de la resistencia es 0. (a) ¿Cuántos coulombs y (b) cuántos electrones pasan a través de la sección transversal del resistor durante este tiempo 2. ¿Cuál era la resistencia original del circuito? 10. R2=21 Ω . 7.0 A durante 4. b) ¿Cuánto vale la intensidad de la corriente que pasa por cada una de las resistencias?. Calcular la resistencia del conductor si se utiliza como material conductor el aluminio y cuya resistividad es l = 2. 1 Ω que está cargando con una corriente de 1 A.0 A en la dirección mostrada. considerando R1=1Ω .1 V.0 W y a través de él circula una corriente i = 1. 13. ¿qué voltaje sería necesario si se pretende cargar la batería con 15 A?. Cada una de las tres celdas de un acumulador instalado en un tractor tiene una resistencia interna R = 0. Calcular las tres corrientes del circuito. Una lámpara cuya I es de 0. La porción del circuito AB (véase la figura) absorbe una potencia P = 50. Se coloca un voltímetro en las terminales de un acumulador de 10 V que tiene una resistencia interna de 0.5 V. V2= 5V.5 está conectada a una línea de 220v.10  debe generar energía térmica con un ritmo de 10 W al conectarse a una batería cuya fem es de 1. V1= 6V. 14. Si se conecta una resistencia de 7Ω en serie con la batería. suponiendo que no tiene resistencia interna? (c) ¿Cuál es la polaridad de C? 16. ¿Qué se lee en el voltímetro? 12. b)Calcular la diferencia de potencial entre los puntos a y b. (a) ¿Cuál es la resistencia interna de la batería? (b) ¿Cuál es la diferencia de potencial que existe a través de la resistencia? 15. b) La resistencia que habría que haber intercalado en serie con la bombilla en su conexión a la red de 220 V para que hubiera funcionado correctamente y c) La potencia total puesta en juego en el caso anterior y los kWh consumidos por el sistema resistencia bombilla durante 24 h de funcionamiento KIRCHOFF 17. Una bombilla eléctrica de 60 W y 110 V se conecta por error a una red de 220 V. Calcular: a)La potencia eléctrica.11. V2=V3=4 18.15Ω y una fem de 2. b)La energía consumida en Julios y Kw·h si ha estado encendido durante 5h. V1=2V. V3= 4V AREA DE CIENCIAS BASICAS 39 . luce durante unos momentos con gran brillo y acaba por fundirse.R2= 2Ω. (a) ¿Cuál es la diferencia de potencial entre A y B? (b) ¿Cuál es la fem del elemento C. Determinar la corriente en cada una de las resistencias y la diferencia de potencial entre a y b si R1=100Ω . Una resistencia de 0. Calcular: a) La potencia efectiva manifestada por la bombilla en su conexión errónea.R2= 50Ω. si V1=12V. ¿Cuánto varía la corriente indicada en el amperímetro A cuando se conectan los puntos a y b? R1=5Ω.R2= 5Ω. a) Calcular la diferencia de potencial entre los puntos A y B y b) la potencia disipada en la resistencia 2.R3= 6Ω. V2=18V.V3=15V. R4=10Ω 21. R4=8Ω 20. Las baterías tienen una resistencia interna de 1Ω cada una. Calcular la diferencia de potencial entre los extremos de cada uno de los componentes de la figura. Calcular la intensidad de la corriente en el circuito AREA DE CIENCIAS BASICAS 40 .R1=4Ω .R3= 15Ω.19.R2= 10Ω. Este será el extremo móvil. AREA DE CIENCIAS BASICAS 41 .3.Práctica de Laboratorio: N° 2 Título: Resistencia Lugar de Ejecución: Laboratorio de Física Nombre y Apellidos: _________________________________________________ 1.1.1. Con la Regla de un Conductor: 4. 4. 4. Medir la resistencia. 4. 1 Fuente de voltaje. PROCEDIMIENTO. 2 Puente de Resistencias.2. 2.1. Medir y registrar el valor obtenido. 4.1.9.5.1 Seleccionar voltaje en el multímetro.1 4. Colocar el otro extremo del multímetro en 5 cm.1. MATERIAL Multímetro digital.1. FUNDAMENTO TEORICO El estudiante debe leer sobre los siguientes temas antes de dar el examen que le habilita a realizar la prática de laboratorio: Campo Electrico Voltaje Corriente Ley de Ohm Resistividad y conductancia Combinaciones em serie y paralelo de resistencias 3. OBJETIVO Comprobar experimentalmente los parámetros de los que depende la resistencia. Estudiar en el multímetro la manera de medir voltaje y ohmiaje.6. Medir y registrar los valores de resistencia obtenidos en cada posición. Cambiar la posición del extremo móvil aumentando en 10 cm hasta llegar al extremo opuesto. 4.4. 4. 4.1. Colocar el extremo móvil del multímetro en 10 cm.8.1. 1 Regla de 1 conductor. Seleccionar ohmiaje en el multímetro.2.7.1. Colocar un extremo del multímetro en 0 cm. 1 Vernier. 4. 4.1. 3.2.3. Regla de un Conductor A: 6.3.4. En el Puente de Resistencias: 4.2. 4. DATOS. V= iR.3 Armar el circuito de la figura 1 sin conectar la fuente 4. REGLA DE UN CONDUCTOR Distancia Resistencia Voltaje PUENTE DE RESISTENCIAS Material Diámetro Longitud Resistencia Voltaje 6.3. 5.3.2 Conectar la fuente de voltaje.2.6 Colocar el extremo móvil del multímetro en 10 cm. 4. 4.2.7 Medir y registrar el valor obtenido.6 Anotar el amperaje y el voltaje registrados. calcular la corriente despejando de la ley de Ohm. CALCULOS.2. 4.4 Medir y registrar la distancia entre las puntas del voltímetro. 4. AREA DE CIENCIAS BASICAS 42 . CORRIENTE. 4.2. 4. 4.7 Desconectar la fuente.3. 4.5 Conectar la fuente.2 Anotar el nombre del metal de que está hecho. 4.3 Colocar un extremo del multímetro en 0 cm.3.2. Este será el extremo móvil.4 Colocar el otro extremo del multímetro en 5 cm.5 Medir el voltaje 4.9 Medir y registrar los valores de voltaje obtenidos en cada posición. 4.8 Cambiar la posición del extremo móvil aumentando en 10 cm hasta llegar al extremo opuesto.1 Seleccionar uno de los elementos del puente de resistencias.2.1 Para cada par de datos de V y R . 1 y 6. Conductor A Distancia Corriente Error de la corriente RESISTIVIDAD. mediante Si  i      .2 Calcular el error de la corriente. ρ. Sd 6.5  V  voltaje medido  i  corriente de la fuente L  longitud donde se midió el voltaje  AREA DE CIENCIAS BASICAS 43 .5  Sd  mínima medida del vernier d  diámetro medido  VA 6.3 Llenar la tabla con los cálculos realizados en 6. 2 2  SV   SR  6.6 Utilizando   calcular la resistividad.5 Calcular el error del área utilizando SA  A  2 donde d A  área calculada en 6.donde V  R  SV  unidad mínima de medida del voltaje  SR  unidad minima de medida de la resistencia 6. Si. del material.4 Calcular el área del material utilizando: A  d donde d es el diámetro 4 del material seleccionado. donde iL A  área calculada en 6.2. Puente de Resistencias: π 2 6. “Electricidad y Magnetismo”. HARLA  Garcia Talavera. 1978 AREA DE CIENCIAS BASICAS 44 . Fundamentar teóricamente. “Fundamentos de Fisica”. 2000  Fishbane.- 7. CONCLUSIONES. Thonnton. a los datos obtenidos con la Regla de un Conductor Esta ley se cumple o no?. 7. Krane. 7.7 7. Fundamentar la respuesta. Prentice Hall Hispanoamericana. 1995  Blatt Frank. CECSA.8 Llenar la siguiente tabla con los cálculos realizados: Error resistividad DER   100 Materia Resistividad calculada Error Resistividad l (con unidades) resistividad 6. 1995  Machlup Stefan. LIMUSA Noriega. 1999  Cantu Luis. a los datos obtenidos con la Regla de un Conductor. R=(ρL/A).1 Se aplicó la Ley de Ohm. Prentice Hall Hispanoamericana. BIBLIOGRAFÍA:  Halliday.2 Se aplicó la Ley de Pouillet. “Física Volumen II”. un capacitor y una fuente. V=iR. “Fisica”. Gatorowicz.7 Calcular el error de la resistividad utilizando 2 2 2 2 S  S  S  S  Sρ  ρ  A    V    i    L  donde A V   i  L  SA  valor calculado en 6.3 Dibujar un circuito que contenga una resistencia. Esta ley se cumple o no?. “Fisica General con Experimentos Sencillos”. “Teoria del Campo Magnetico”. 7.6  SL  mínima medida del vernier  SV  mínima unidad de medida del voltaje S  mínima unidad de medida de la corriente i 6. 7. 1993  Giancoli Douglas. Fundamentar la elección. 1991  Alvarenga Maximo.9 Deducir la ecuación utilizada en 6. Fundamentar la respuesta. LIMISA Noriega. LIMUSA. Prentice Hall Iberoamericana. Dibujar en el el lugar donde se pone al tester para medir voltaje y donde para medir corriente.6. Resnick. “Física para Ciencias e Ingeniería Volumen II”. Principios y Aplicaciones”. “Física.4 Relacionar el Método de Schlumberger con la ley de Pouillet. AREA DE CIENCIAS BASICAS 45 . Resolver problemas magnéticas. Resolver ejercicios AREA DE CIENCIAS BASICAS 46 . ejercicios 1 al 8 del describiendo las fuerzas magnéticos 3.1. sobre el tema en 4. Presentar tarea y equipo de laboratorio la razón dudas al docente sobre de esas reglas. Explicar detalladamente las MAAP presentes 4. Mecánica OBJETIVO DE APRENDIZAJE El estudiante resuelve correctamente 3 problemas de Fuerza Magnética sobre carga. Exponer la relación entre 2. Demostrar con 4. Resolver tarea de productores del mismo 4. de manera individual.(Líneas de Fuerza Magnética en campo magnético circulares) carga en movimiento 4. DE UNIDADES ____5___ UNIDAD No. hasta llegar al en carga en movimiento Magnético identificando 14 magnético descubrimiento de Oersted. leyes y principios físicos estudiados y aplicados en los ejercicios del MAAP y en la Practica de Laboratorio No3 Actividades del Docente Contenidos Actividades del participante ¿Qué va a hacer para ayudar a Productos de aprendizaje Tiempo ¿Qué aprender? ¿Qué hacer para aprender? que el participante aprenda? 4.3 Producción de Graficar las dos reglas en bibliografía sugerida campos magnéticos. Electrónica y Sistemas. Resolver ejercicios Analiza y Soluciona magnéticos. aplicando conceptos. Realizar breve historia de la 1.2 Fuerzas reglas de la mano derecha para 3.1. corriente y campo magnético. en clase correctamente al o los Horas terrestre. 3 CAMPO MAGNETICO CARRERA Industrial y Comercial. Demostrar prácticamente el 5. utilización de la magnetita.2 Materiales corriente y campo magnético. Fuerza Magnética sobre corriente y calculo de campo magnético producido por arreglos de conductores. 2.1 Campo brújula. Redes y Telecomunicaciones. pizarra y videos. AREA DE CIENCIAS BASICAS INSTRUMENTACIÓN DIDACTICA DEL PERIODO 2011 ASIGNATURA 0935 ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO No. la sobre Fuerza Magnética problemas de Campo 4.1 Imanes y polos 1. Presentar tarea y equipo de laboratorio. 7. Resolver tarea de trayectoria y la relación de la ejercicios 21 al 28 del dirección de giro con el signo MAAP de la carga y el campo 11. con 8. sobre el tema en 9. tipos de materiales sobre el tema en magnéticos. AREA DE CIENCIAS BASICAS 47 . ejercicios 9 al 20 del 6. bibliografía sugerida 7. Exponer el concepto de MAAP dominios magnéticos. Exponer la relación entre corriente en clase corriente y spin electrónico y 6. Resolver problemas magnético. descubrimiento de Oersted sobre Fuerza Magnética utilizando equipo de laboratorio. Resolver problemas histéresis. Exponer el fenómeno de la sobre productores de fuerza magnética en una carga campo magnético en que se mueve dentro de una clase región de campo magnético. atracción dudas al docente sobre y repulsión magnética. en conductores de 5. Explicar el significado bibliografía sugerida matemático de producto 12. Resolver ejercicios 8. Demostrar prácticamente. su 10. 9. Demostrar prácticamente la fuerza magnética utilizando una televisión antigua. Graficar Fuerza Magnética en como son las líneas de campo conductores de corriente magnético en ambos casos. Presentar tarea y vectorial y su relación con la dudas al docente sobre regla de la mano derecha que productores de campo representa la fuerza magnética magnético 10. Resolver tarea de nuclear. utilizando tanto la forma escalar de la formula como la forma matricial. 12. Deducir. Tarea del ejercicio 21 al 28 del AREA DE CIENCIAS BASICAS 48 . utilizando tanto la forma escalar de la formula como la forma matricial. solenoide y toroide. 17. Demostrar prácticamente la fuerza magnética utilizando equipo de laboratorio. Revisión de tarea 15. Exponer el fenómeno de la fuerza magnética sobre un conductor que lleva corriente y que esta situado dentro de un campo magnético. Deducir las formulas que sirven para calcular campos magnéticos de alambre. Resolver ejercicios sobre Fuerza Magnética. espira. 20. 11. Tarea del ejercicio 1 al 8 del MAAP 14. explicar y exponer la Ley de Ampere-Laplace 19. bobina. 13. Tarea del ejercicio 9 al 20 del MAAP 18. Resolver ejercicios sobre Fuerza Magnética. 16. walter.es/sbweb/fisica/ele cmagnet/campo_magnetico/ampereS/amper e.es/sbweb/fisica/elec para Ciencias e Ingeniería Volumen I”. Hispanoamericana. CECSA.htm Prentice Hall Hispanoamericana. Krane. CENGAGE Learning. Prentice Hall  http://www. Jewtt.de/ph14s/mfwire_s.upc. Finn fendt.fen.htm  http://www. Krane.htm para Ciencias e Ingeniería Volumen II”.sc. Resnick.uclv.xcanedo.htm  http://dvf.htm AREA DE CIENCIAS BASICAS 49 . 1993  http://www.walter. volumen I.edu. 1993 mica/Home/materiales-de-fisica---2o. “Física. “Física arco/campom.sc.mfc. et all. “Física.ehu. “Física  http://www.com  DVS I”. 2010  Multimedia Resistencias  Halliday.walter- fendt. 2000  http://www. Principios y bachillerato/appletcampomagnetico Aplicaciones”.ht  Equipo de Laboratorio de II”. 1976 fendt.com/site/dhfisicayqui Prentice Hall Hispanoamericana. Resnick.ehu.  http://sites.  Practica de Laboratorio sobre Mecánica”. 2000 m Electricidad y Magnetismo  Fishbane. MAAP 21. Gatorowicz.cu/Laboratorio %20Virtual/SIDEF1/Anexos/FisicaUEM/DOC ENTES/electromag/SimulElectromag/electro magnetismo/www.edu/wfib/virtualab/m  Fishbane. “Física e ingeniería.sc.es/sbweb/fisica/Intro  Halliday. Revisión de tarea Materiales de apoyo Equipo requerido Fuentes de información  MAAP de Electricidad Y Magnetismo  Pizarrón  Serway. “Física Volumen  www. Thonnton. Gatorowicz.htm  Edward.google.de/ph14s/mfwire_s. magnet/campo_magnetico/varilla/varilla.ehu. 1995Alonso Marcelo. CECSA. Fondo Educativo Interamericano. Thonnton.  Giancoli Douglas. “Física Volumen duccion/indiceApplets/indice/indice_electro.  http://www. Mecánica”.blogspot.de/ph14s/mfbar_s. identifica y aplica correctamente conceptos y formulas de Fuerza Magnética en dos problemas. Queda prohibido el uso de celulares y equipo de sonido personalizado en la hora de clase AREA DE CIENCIAS BASICAS 50 . tema del trabajo a que corresponde. equipo de trabajo. calidad y buena ortografia para hacerse acreedor a la maxima puntuacion. Deberá ser puntual y asistir regularmente a su clase. Los trabajos deben contener una portada que comprenda toda la informacion. identifica y aplica correctamente conceptos y formulas de productores de campo magnético por medio de un problema. 100 % Total de la unidad OBSERVACIONES Dentro de las políticas de acreditación.  Analiza. Los trabajos deben se bien presentados. con limpieza. el alumno deberá tener un comportamiento adecuado y de respeto con sus compañeros y con su docente. 7 CRITERIOS DE EVALUACION La aprobación de la unidad comprenderá : 15 % Presentación de tareas 15 % Evaluación oral desarrollada en cada clase 20 % Presentación de la práctica y de informe de laboratorio 50 % Evaluación de la unidad  Analiza. cuando esto no se dé. deberá dar a conocer a su profesor la razón de su falta. que identifique al alumno. 4 T dirigido verticalmente hacia arriba. 102  0. sobre el eje y a  2 a 2  R2 3/2  una distancia R del centro SOLENOIDE: en el centro B  μ Ni 0 L SOLENOIDE: En uno de B  μ Ni 0 : los extremos 2L μ0 4 10  7  m Kg     C2       FUERZA MAGNÉTICA FB  i l  B SOBRE UN CONDUCTOR FB  i l B sen θ  N DE CORRIENTE DENTRO DE UN CAMPO MAGNÉTICO Ejercicios Resueltos. Por el conductor circula una corriente de 20 A y forma un ángulo de 45 grados respecto al campo B. Si la dirección y sentido de la velocidad es de izquierda a derecha. Un alambre de longitud 1 m es colocado en un campo magnético B de 1T. Sentido anti horario 2.4 T  sen 90º  20 N 2 b. c. sen θ  20 A  1 m  1 T  sen 45º  14 N AREA DE CIENCIAS BASICAS 51 . Encuentre la magnitud de la fuerza que se le aplica al conductor. saliendo del papel. c) Cual el sentido de giro de la carga? m a. 1. Una carga positiva de 0. F  qvBsenθ  0. FORMULARIO FUERZA MAGNÉTICA    FB  qv  B  N SOBRE UNA CARGA FB  q v B senθ DENTRO DE UN CAMPO MAGNÉTICO RADIO DE GIRO DE UNA r  mv qB  m PARTICULA QUE ENTRA A UN CAMPO MAGNETICO CAMPO MAGNÉTICO B  Kg N Wb      Tesla  PRODUCIDO POR s C A m m2  CONDUCTOR  0i B RECTILINEO: a una 2π r distancia r del mismo μ i ESPIRA CIRCULAR: de B 0 radio a.25 C  2. a) Cuál es la magnitud de la fuerza? b)Cuál es su dirección y sentido?. F  I . B . l . la fuerza es positiva.25 C se mueve horizontalmente con una velocidad de 2∙102 m/s y entra en un campo magnético de 0. Teniendo en cuenta que la componente horizontal del campo es de 0. dirección y sentido) que actúa sobre el protón cuando se desplaza con velocidad: a) v=2·106 k m/s.500 T dirigido según el eje x. b) el periodo del ciclotrón. En una región existe un campo magnético uniforme de 0. 2) un neutrón. entra un electrón con velocidad v= 4·10 6 m/s perpendicular a B. c) v= 3. 4. Un protón se desplaza dentro de un campo magnético uniforme. La distancia entre el cañón de electrones y el blanco es de 10 cm.8 T orientado según el eje de las Y positivo. N 4 π  10 7  10A μ0i A2 B   2  10  4 T 2π  r 2π  10 m 2 4. 3. Deducir la fuerza (valor. 2. Fuerza Magnética 1. con velocidad v= 5·l0 6 m/s.5·106 j m/s 5. Calcular: a) el campo magnético existente. Un campo magnético uniforme. b) el radio del cilindro donde se inscribe la trayectoria helicoidal. que penetra perpendicularmente al plano del papel. d) la frecuencia del movimiento. vy=0 y vz=2. e) la dirección de giro del electrón.1cm de radio. c) dirección de giro de del protón. b) dirección y sentido de la fuerza. b) la aceleración que adquiere el electrón. Calcular a)la fuerza magnética que recibe la partícula. B = 0.50×10 5 m/s. dirigido en el sentido positivo del eje z (vertical) actúa sobre un protón que se desplaza siguiendo el eje y en sentido positivo. 6. b)v= 4·106 i m/s. A un solenoide de 100 espiras que posee un radio de 1 cm y un largo de 20 cm se le hace pasar una corriente de 1 A. N 4π  10 7 2  100  1A Como μ iN A L  r  B  0   2π  10 4 T L 20  10 m 2 Ejercicios Propuestos. Resolver el problema anterior si la partícula es: 1) un electrón.5 Gauss averiguar si los electrones impactan en el blanco. En un campo magnético uniforme B = 12 T. En un campo magnético uniforme penetra un electrón con la velocidad v=107m/s perpendicularmente al campo magnético y describe una trayectoria circular de 7.8 T. Un protón se desplaza en esa región con una velocidad inicial cuyas componentes son: vx=1. c) el radio de la trayectoria que describe. Calcular el campo en su interior. c) la AREA DE CIENCIAS BASICAS 52 .00×105 m/s. 3. Un conductor con corriente de 10 A genera un campo magnético a su alrededor. c) la dirección de giro. B = 0. Hallar: a) la fuerza sobre el protón y su aceleración en el instante inicial. Calcule su magnitud a una distancia de 1 cm. 7. En un microscopio electrónico se lanza verticalmente un haz de electrones acelerados por una diferencia de potencial de 5 kV contra un blanco circular de 1 mm de radio. Se pide a) un esquema del problema. cuando el campo es paralelo al plano XOY y forma con el eje X un ángulo de 30º. describiendo entonces un arco circular de 0.50 m de longitud situado en el eje de las Y pasa una corriente de 1 A en el sentido positivo del eje. Calcular la fuerza que experimenta una porción de filamento de 4 cm de longitud cuando la corriente que pasa por él es de 0. 12 m de longitud orientado según el eje de las Y circula una corriente de 3 A dirigida hacías las Y positivas.010 i + 0.5 T que forma con el campo un ángulo θ =45º con el eje de las Y. ¿Cuál es el valor de la fuerza que actúa sobre el conductor? 15.6 g/m transporta una corriente de 28 A. Por un conductor de 0.04 T dirigido según el eje positivo de las Z.5 A. Un segmento de alambre recto y horizontal de cobre cuya densidad lineal de masa es 46. Un alambre recto horizontal de 0. dirección y sentido del campo magnético mínimo necesario para AREA DE CIENCIAS BASICAS 53 .180 m de radio. frecuencia de ciclotrón y d) el paso de la hélice (distancia recorrida a lo largo del eje de la hélice en cada vuelta) 8.5 T. 16.3T. Hacer el esquema de las fuerzas electromagnéticas que actúan sobre los lados. por el que circula una corriente de 5A. Un conductor recto de 10 metros de largo por el que circula una corriente de 3 A está en el interior de un campo magnético uniforme de 1. separado 10cm de éste. B = 0. Un conductor de 0. Calcular la magnitud.5 m de largo lleva corriente de 5 A de sur a norte en un campo magnético 0. Determinar la fuerza que ejerce un hilo conductor recto de 5m de longitud. calcular la fuerza que actúa sobre el conductor. 14. 17.5 T hacia arriba. 13. El conductor forma un ángulo de 37° con la dirección del campo. b)lo mismo. Por un conductor de 0. En el contorno de un triángulo rectángulo isósceles se dispone un hilo conductor de cobre recorrido por una corriente I. Si el conductor está dentro de un campo magnético. Si pasa por el conductor una corriente de 3.0 A: a) calcular la fuerza que se crea en el conductor. Un electrón que ha sido acelerado por una diferencia de potencial de 2. Si se coloca el conductor dentro de un campo magnético uniforme de 0. Encontrar: a) La magnitud de la fuerza.00 kV se mueve en la dirección del eje x hasta penetrar en la región x > 0. El filamento de una lámpara incandescente es perpendicular a un campo magnético de 0. b) tiempo que tarda el electrón en dar una vuelta dentro del campo magnético. por el que circula una corriente de 10A en el mismo sentido. si el campo magnético toma la dirección y sentido positivo del eje de las X. Fuerza Magnética 9. b) representar la variación de la fuerza si el ángulo varía de 0 a 90º. sobre otro hilo paralelo y igual al primero.030 k T.2 m situado en el eje de las X dentro de un campo magnético de B = 0. b) La dirección y sentido de esa fuerza. 12. Calcular: a) la magnitud del campo magnético. 11. e) la fuerza. calcular: a) la fuerza que ejerce sobre el conductor. 10. donde existe un campo magnético uniforme ~B = B0~j. Se coloca dicho conductor en un campo magnético B normal al plano del conductor. mantener el alambre suspendido. si a=3cm sí transportan corrientes eléctricas (véase la figura) así como su I1=1A.0 A tiene forma de triangulo rectángulo con lados a=30 cm.16∙ 10-4 N/A2 que encaja con igual radio. Tres conductores rectilíneos de valor del campo magnético longitud infinita y paralelos entre resultante en el punto A. Por un solenoide infinitamente largo y de radio 10 cm. Una espira con corriente de 5 A posee un radio de 1 cm. a) Calcular el campo magnético. para contrarrestar la fuerza de la gravedad que actúa sobre el. vacío en su interior y que contiene 20 espiras por cm de longitud. Una espira de alambre (con forma de anillo de 5 cm de radio) conduce una corriente de 1 A. Calcular el valor y sentido del campo magnético B creado por un conductor rectilíneo a una distancia de 20 cm si la corriente que circula por el mismo es de 20 A. En una cámara de burbujas se obtiene la siguiente fotografía: Deducir los signos de las cargas que se mueven por los caminos C y B Campos Magnéticos 21.1) Calcular el AREA DE CIENCIAS BASICAS 54 . Una espira de corriente que transporta una corriente de 5. b. El segmento semicircular de corriente de radio R se encuentra inmerso en un campo magnético uniforme tal como muestra la figura. 22. 25. I2= 2A y I3= 3A. Calcular la magnitud y sentido del campo magnético en su interior. b) Calcular el nuevo campo en el eje del solenoide. b=40 cm y c=50 cm. es decir. Calcular la fuerza neta ejercida por el campo magnético sobre el segmento de corriente 19.1A. circula una corriente de 0. Se sitúa la espira en una región donde existe un campo magnético uniforme de magnitud 80 mT y cuya dirección es paralela al lado c. Ahora se introduce en el solenoide un cilindro de ferrita suave cuya permeabilidad magnética es de 8. dirección y sentido respectivamente. 18. Calcular la Fuerza ejercida por el campo magnético sobre cada lado de la espira 20. Calcular la intensidad y sentido del campo magnético a 1 m de distancia sobre el eje del anillo. en su centro. 23. 24. magnitud y sentido. a) Averiguar el sentido de estas corrientes para que el campo magnético en el centro de la espira sea nulo. Qué fuerza total ejercerá el centro de la espira. se ejercen los hilos simétricamente. c=5cm. coplanarios con una espira dirección y sentido del campo circular de radio R por la que magnético en el punto P?. Dos conductores largos campo magnético en el punto Q rectilíneos y paralelos son es nulo. cuando conductor sobre la espira R=6cm e i0=100 A rectangular? a=2cm. b) Hallar el valor de i1 para que resulte nulo el campo magnético en el 28. i = 50 A. b=2cm. 27. c) circula una intensidad i0 en ¿Qué fuerza. teniendo en cuenta que el 26. En la figura se representan dos hilos conductores de longitud AREA DE CIENCIAS BASICAS 55 . I =100 A. indefinida. Por A circula una intensidad de 12A. a) Calcular el valor y sentido de la intensidad que circula por B. en función de la sentido contra reloj. Los longitud de los cables (que es conductores están dispuestos la misma). distan entre si entre sí? ¿Se atraen o se R y por ellos circulan corrientes repelen? i1 =i2 iguales en módulo. b)¿Cuál es el valor. MATERIAL Alambre de cobre. 4. OJO: La fuente de corriente y la sonda Hall DEBEN ser manipuladas bajo la supervisión del asistente de laboratorio. Objetivos: Comprobar experimentalmente la dependencia del campo magnético de la distribución de corriente. FUNDAMENTO TEORICO 1. 2. diferentes grosores Alicate de corte Bobinas diversas Espiras diversas Fuente de corriente Imán Lija Multímetro Solenoides diversos Sonda Hall Soporte de madera (opcional) Regla Vernier 4.1 ALAMBRE AREA DE CIENCIAS BASICAS 56 .Práctica de Laboratorio: N° 3 Título: Campos magnéticos Lugar de Ejecución: Laboratorio de Física Nombre y Apellidos: ________________________________________________ 1. El estudiante debe leer sobre los siguientes temas antes de dar el examen que le habilita a realizar la prática de laboratorio: Corriente Voltaje Fuerza Magnetica Campo magnético creado por: Alambre recto Espira Bonina Solenoide Toroide 3. PROCEDIMIENTO. 2. 4.9 Registrar el campo magnético en el centro. 4. 4. 4.2. Caso contrario raspar con lija hasta que no quede esmalte.3.4 Medir el diámetro de la espira.2 ESPIRA 4. 4.3.1.1. verticalmente sobre una marca de la regla sin tocarla.3. 4.1.1.7 Registrar el campo magnético delante y atrás del alambre a dos diferentes distancias. a dos diferentes distancias.1 Seleccionar el mismo grosor de alambre de cobre utilizado en 4. Verificar que los extremos no tengan esmalte. 4.2. 4. (FIG 1) 4.6 Colocar la bobina entre las terminales de la fuente. 4. 4.9 Registrar la resistencia del cable.4 Contar la cantidad de vueltas de la bobina. 4.2. 4.6 Utilizar la sonda Hall para medir el campo magnético. haciendo coincidir un valor con la posición del alambre.11 Registrar la resistencia de la espira. Caso contrario raspar con lija hasta que no quede esmalte.7 Conectar la fuente.3 BOBINA 4. 4. haciendo coincidir un valor con la posición de la espira.13 Quitar la espira del soporte. 4.2.8 Registrar el voltaje de la fuente.3 Armar una espira. Caso contrario raspar con lija hasta que no quede esmalte.1.5 Colocar la bobina en el soporte.5 Conectar la fuente.1 Seleccionar el mismo grosor de alambre de cobre utilizado en 4.2. 4. 4.4 Colocar el alambre entre las terminales de la fuente de corriente. 4.3 Colocar la regla debajo del alambre sin tocarlo.1. sobre el eje de la bobina.2 Cortar un segmento del alambre suficiente parea construir una bobina.4.(FIG 2) 4. haciendo coincidir un valor con la posición de la espira.6 Colocar la espira entre las terminales de la fuente. también sobre el eje de la misma.10 Desconectar la fuente. a dos diferentes distancias..3. 4.3.2.3 Medir el diámetro de la bobina.1.2 Cortar un segmento del alambre. 4. (FIG 3) AREA DE CIENCIAS BASICAS 57 . hacia adelante y hacia atrás del centro de la espira.1 Seleccionar grosor de alambre de cobre a utilizar.3.12 Desconectar la fuente.1.8 Utilizar la sonda Hall para medir el campo magnético. Verificar que los extremos no tengan esmalte.2.9 Registrar el campo magnético en el centro de la espira. 4. 4.2 Cortar un segmento del alambre. 4. 4. 4.3.1.1. 4.3. hacia adelante y hacia atrás del centro de la bobina.1. sobre una marca de la regla sin tocarla.5 Colocar la espira verticalmente en el soporte. 4. Verificar que los extremos no tengan esmalte.10 Registrar el voltaje de la fuente.11 Quitar el alambre de la fuente.2. 4.2. 4.3.2.1. 4.8 Utilizar la sonda Hall para medir el campo magnético.2.1. 4.7 Conectar la fuente.2. 15 Utilizar la sonda Hall para medir el campo magnético.13 Registrar la resistencia de la bobina. 4.5 Fabricar un solenoide.4.7 Introducir el alambre de cobre a través de los orificios dejando un extremo libre de 10 a 15 cm. 4.11 Registrar la resistencia de la bobina.4. 4.9 Medir el diámetro del solenoide.4. 4.1 Seleccionar el mismo grosor de alambre de cobre utilizado en 4.13 Colocar el solenoide entre las terminales de l a fuente.19 Registrar la resistencia del solenoide. 5. 4.4.12 Desconectar la fuente.4.3. 4.4. 4.4.12 Colocar el solenoide en el soporte.11 Contar la cantidad de vueltas del solenoide.2 Seleccionar un tubo.4. 4. DATOS. 4.17 Registrar el campo magnético por encima y debajo del solenoide. 4.18 Registrar el voltaje de la fuente. 4. 4.14 Conectar la fuente.4.4.3.4.4.16 Registrar el campo magnético en el centro del solenoide y en ambos extremos del solenoide.4.10 Registrar el voltaje de la fuente.3.4 Introducir el alambre de cobre a través de los orificios del tubo dejando un extremo libre de 10 a 15 cm.4. 4. 4.3 Realizar 3 orificios alrededor de uno de los bordes.6 Realizar 3 orificios alrededor del final del devanado realizado. cantidad de vueltas a discreción del alumno.4 SOLENOIDE 4.8 Quemar los extremos de la bobina para eliminar el barniz. 4.10 Medir la longitud del solenoide.4.4. 4.14 Quitar la bobina del soporte.4.(FIG 4) 4.4.3. 4.3.1. 4. 4.4. 4.4. 4.4. ESPIRA Resistencia= Error de la Resistencia= Voltaje= Error del voltaje= Diámetro= Campo Magnético = Distancia 1= Campo Magnético en distancia 1= Distancia 2= Campo Magnético en distancia 2= AREA DE CIENCIAS BASICAS 58 . 4. 4.20 Quitar el solenoide del soporte. . 2 2 S  S  6.despejando de la ley de Ohm: V= iR.1.- 6. CALCULOS. ALAMBRE AREA DE CIENCIAS BASICAS 59 .2. utilizando los datos de V y R .1. i.1. bobina y solenoide. espira. CORRIENTE 6.2.donde V  R  SV  unidad mínima de medida del voltaje  SR  unidad minima de medida de la resistencia 6. mediante Si  i  V    R  . calcular la corriente.1. Calcular el error de la corriente. SOLENOIDE Resistencia= Error de la Resistencia= Voltaje= Error del voltaje= Cantidad de espiras = Longitud= Campo Magnético (centro)= Campo Magnético (extremo 1)= Campo Magnético (extremo 2)= ALAMBRE BOBINA Resistencia= Error de la Resistencia= Voltaje= Error del voltaje= Resistencia= Distancia 1= Campo Error de la Resistencia= Magnético en distancia Voltaje= 1= Error del voltaje= Distancia 2= espiras = Cantidad de Campo Magnético en distancia Diámetro= 2= Campo Magnético = Distancia 1 (atrás) Campo Magnético en distancia 1 (atrás)= Distancia 1 (adelante) Campo Magnético en distancia 1 (adelante)= Distancia 2 (atrás) Campo Magnético en distancia 2 (atrás)= Distancia 2 (adelante) Campo Magnético en distancia 1 (adelante2= 6. Si. Para el alambre. 1. μ0i 6.2.1.3. donde  i  corriente que circula por la bobina r  distancia a la que se midió el campo magnético  6. Calcular el campo magnético de la espira. Calcular el error en los campos magnéticos utilizando 2 2 S  S  SB  B  r    i  donde  r   i  B  campo magnético del alambre a una distancia r  Si  error de la corriente Sr  0.2.2. Calcular el error de cada campo magnético utilizando Si 2 Sa 2 9 ( aS a ) + (RS R ) 2 2 SR  Sa  0.05 mm SB = B + + donde  Si  error de la corriente i a 4 ( a2 + R2 ) 2 6. ESPIRA μ0ia 6. B  .3. B  para las dos 2 a2  R 2  3 2 distancias.4.2. i  corriente  donde a  radio de la espira R  distancia sobre el eje a la que se midió el campo magnético  6. Calcular el campo magnético del alambre.05 mm  6. BOBINA AREA DE CIENCIAS BASICAS 60 .3. para las dos 2r B  campo magnético del alambre a una distancia r  μ0  permealbilidad magnética del vacío distancias. 2. 7. Calcular el error de cada campo magnético utilizando 2 S  S  2 SL  0.2.6. AREA DE CIENCIAS BASICAS 61 . para las 2 a2  R 2  3 2 i  corriente  a  radio de la espira  dos distancias.5.1.4. B 0 donde 2L B  campo magnético de una bobina en su centro  μ0  permealbilidad magnética del vacío  i  corriente L  longitud de la bobina  6. bobina y solenoide.5 donde  Si  error de la corriente 6. Calcular el error de cada campo magnético utilizando la misma fórmula SR  Sa  0. espira. TABLA 6. Calcular el campo magnético para el centro del solenoide. SOLENOIDE μ 0iN 6. . Nμ0ia 6.1. B  .05mm SB  B  i    L  donde  Si  error de la corriente  i   L  6.05mm que en 6.4.6. CONCLUSIONES SOBRE LOS DATOS OBTENIDOS. y L μ iN para los extremos.1 Ensayar posibles explicaciones a las diferencias existentes entre los campos magnéticos medidos y calculados en el alambre recto. donde R  distancia sobre el eje a la que se midió el  campo magnético  N  cantidad de espiras de la bobina 6. Calcular el campo magnético de la bobina.- 7.1. B  .5.5. Hacer una tabla donde se coloquen los campos magnéticos calculados y los medidos con sus errores. “Fisica”. HARLA  Garcia Talavera. BIBLIOGRAFIA. Prentice Hall Hispanoamericana. “Física Volumen II”. 7.3 Valorar si es posible obtener un campo magnético intenso utilizando el alambre recto. Prentice Hall Iberoamericana. el efecto que hubiera tenido en los resultados si se cambiaba la polaridad de la corriente al realizar las mediciones. Resnick. CECSA. 7. 1991  Alvarenga Maximo. otras veces no.2 Explicar. “Física. fundamentando la respuesta. “Teoria del Campo Magnetico”. “Electricidad y Magnetismo”. “Fisica General con Experimentos Sencillos”. 1999  Cantu Luis. 7. 7.  Halliday. Prentice Hall Hispanoamericana. 1978 AREA DE CIENCIAS BASICAS 62 .4 Se coloca un celular al lado de un dispositivo electrónico. bobina y solenoide. espira. Thonnton. “Física para Ciencias e Ingeniería Volumen II”. LIMUSA. Gatorowicz. 2000  Fishbane. “Fundamentos de Fisica”. LIMUSA Noriega. 1995  Blatt Frank. Principios y Aplicaciones”. A veces el dispositivo se ve afectado por la cercanía del celular. 1995  Machlup Stefan. 1993  Giancoli Douglas. Describir como la practica realizada se relaciona con el fenómeno descrito. LIMISA Noriega. Krane. 1. leyes y principios físicos estudiados y aplicados en los ejercicios del MAAP y en la Practica de Laboratorio No3 Actividades del Docente Contenidos Actividades del participante Productos de ¿Qué va a hacer para ayudar a Tiempo ¿Qué aprender? ¿Qué hacer para aprender? aprendizaje que el participante aprenda? 4. 4.3. Presentar tarea y dudas al produce corriente alterna y docente sobre Ley de . Resolver ejercicios sobre 4.3. Recalcar que el fenómeno 8. Tarea de ejercicios 1 a 5 del Magnético Lenz 4.4.6. Mecánica OBJETIVO DE APRENDIZAJE Examina y soluciona problemas de Fuerza Magnética sobre carga. Aplicaciones: 2. magnético y de los vectores Flujo Magnético en clase de inducción 4. Inducción.1 Ley de Faraday. Resolver ejercicios sobre Resuelve problemas 4. Generador 3. Resolver tarea de ejercicios magnética 15 4. Exponer todas las opciones Ley de Faraday en clase 4.2. Resolver ejercicios de la Ley sugerida aplicando eléctrico de Gauss para superficies de 4. Flujo Magnético 1.2. Resolver problemas sobre pueden producir.5. Área que lo componen. aplicando conceptos. el tema en bibliografía 6. Resolver tarea de ejercicios aplicación magnético. Resolver problemas sobre energía magnéticos 4. Autoinducción MAAP 5. AREA DE CIENCIAS BASICAS INSTRUMENTACIÓN DIDACTICA DEL PERIODO 2011 ASIGNATURA 0935 ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO No. 4 INDUCCION MAGNETICA CARRERA Industrial y Comercial. Transformadores simetría simple docente sobre Flujo leyes de Faraday y de energía. Exponer la Ley de Faraday. Transformadores 5. Exponer la Ley de Gauss 3.3. Campo Magnético y Vector 2. Electrónica y Sistemas. Relacionar estas 6 al 18 del MAAP con el tiempo en que se 7.2.2.3. DE UNIDADES ____5___ UNIDAD No. Motor eléctrico para el Campo Magnético el tema en bibliografía que los caracteriza 4. 1 al 5 del MAAP describiendo el flujo y Horas 4.3. sugerida 7. Redes y Telecomunicaciones. Exponer el significado de flujo 1. Problemas de que provocan cambio de flujo 6.2 Ley de Lenz. Presentar tarea y dudas al adecuadamente las 4.1. de manera individual. Fuerza Magnética sobre corriente y calculo de campo magnético producido por arreglos de conductores. Resolver tarea de ejercicios 21. Resolver problemas sobre 17. Presentar tarea y dudas al inductancia. Resolver tarea de ejercicios contrarresta a la anterior. Resolver ejercicios sobre resistencia resistiva y Transformadores en clase resistencia reactiva. Exponer la Ley de Lenz. Resolver ejercicios sobre Ley 10. Presentar tarea y dudas al 11. 12. Resolver problemas sobre 13. Deducir las formulas de el tema en bibliografía inductancia. Ley de Lenz en clase 8. Resolver ejercicios sobre corriente. Tarea de ejercicios 19 a 26 16. Exponer el fenómeno de 21. Resolver problemas sobre y capacitiva. Resolver ejercicios sobre 20. 19 al 26 del MAAP 12. Resolver ejercicios sobre barra móvil. Resolver tarea de ejercicios de Faraday 19 al 26 del MAAP 9. sugerida 18. la formación de Inductancia en clase una Fuerza Eléctrica que 14. Graficar un alambre en U el tema en bibliografía cruzado por una barra móvil sugerida que forme un rectángulo. 18. 15. Resolver tarea de ejercicios 16. Tarea de ejercicios 27 a 32 Magnética 20. Resolver ejercicios sobre en una bobina y reaccionar Energía Magnética en clase esta. Exponer el fenómeno que se docente sobre Inductancia produce al ingresar corriente 17. sugerida 14. 22. Tarea de ejercicios 6 a 18 11. Presentar tarea y dudas al 15. el tema en bibliografía . docente sobre Energía 19. Resolver problemas sobre 10. Resolver ejercicios sobre Ley el tema en bibliografía de Lenz. que la Ley de Ohm se aplica Faraday para cualquier tipo de 9. Exponer el fenómeno de 19 al 26 del MAAP autoinducción 19. Exponer la aparición de una docente sobre Ley de Lenz fuerza magnética sobre la 13. Explicar los fenómenos que 19 al 26 del MAAP producen reactancia inductiva 23. Resolver ejercicios sobre Energía Magnética sugerida 27. 23. Recordar el fenómeno que se docente sobre produce al conectar un Transformadores embobinado a corriente continua y a corriente alterna. Deducir las formulas de Energía Magnética 26. Presentar tarea y dudas al 28.  Practica de Laboratorio sobre Resistencias 2010  Multimedia . Tarea de ejercicios 33 a 36 24. 24. 29. Tarea de ejercicios 37 a 42 33. Jewtt. Mecánica”. “Física e  MAAP de Electricidad Y Magnetismo  Pizarrón ingeniería. Explicar en un diagrama de fasores el significado de impedancia. et all. Exponer el fenómeno de resonancia. Exponer el fenómeno que se produce al colocar un segundo embobinado cerca del anterior para ambos casos de corriente. 31. CENGAGE Learning. Resolver ejercicios sobre Transformadores 32. 25. 30. cuando el ángulo de desfase es 0 y se produce sintonía. 22. Deducir las formulas de transformadores simples. Revisar tarea Materiales de apoyo Equipo requerido Fuentes de información  Serway. Deducir la formula que se utiliza en el experimento No 4. es/web/fisicaI/lec8/ind  Giancoli Douglas.com/id/Bicyle-Power-  Halliday.  http://micro. “Física Volumen I”.htm  Alonso Marcelo. CECSA. “Física.caltech.-or-Cell-/ Volumen II”.xcanedo. Thonnton. “Física for-Your-Television. cuando esto no se dé.ehu. con limpieza.cco. 2000  http://www. Los trabajos deben contener una portada que comprenda toda la informacion. Krane. 1976 CRITERIOS DE EVALUACION La aprobación de la unidad comprenderá : 15 % Presentación de tareas 15 % Evaluación oral desarrollada en cada clase 20 % Presentación de la práctica y de informe de laboratorio 50 % Evaluación de la unidad  Analiza. Krane. 7 www. .blogspot.sc. calidad y buena ortografia para hacerse acreedor a la maxima puntuacion. deberá dar a conocer a su profesor la razón de su falta.instructables. Fondo Educativo /induccion/variable/variable.html Electricidad y Magnetismo II”. Mecánica”.htm “Física para Ciencias e Ingeniería Volumen  http://www.sc. Prentice Hall  http://www.edu/electromag/java/l  Equipo de Laboratorio de “Física para Ciencias e Ingeniería Volumen enzlaw/index. Resnick. aplica correctamente conceptos y formulas de Inducción Magnética en dos problemas.  http://www.fsu. n/indiceApplets/indice/indice_electro. Prentice Hall Hispanoamericana.fmc.edu/~phys1/java/phys  DVD I”. Resnick. Thonnton. equipo de trabajo.htm Interamericano.magnet.uam.es/sbweb/fisica/elecmagnet volumen I.html  Fishbane. Autoinducción y Transformadores en un problema. 1993 1/Inductance/Inductance. Deberá ser puntual y asistir regularmente a su clase. identifica.  Analiza. identifica. CECSA.walter- Hispanoamericana.ehu. que identifique al alumno.html Aplicaciones”. Principios y uccion/induccion. Gatorowicz. 1995 fendt. Finn Edward. Los trabajos deben se bien presentados.es/sbweb/fisica/Introduccio  Fishbane. el alumno deberá tener un comportamiento adecuado y de respeto con sus compañeros y con su docente. tema del trabajo a que corresponde. aplica correctamente conceptos y formulas de Energía Magnética.de/ph14s/generator_s. Gatorowicz. “Física.com  Halliday. 2000  http://www.-Laptop. Prentice Hall Hispanoamericana. 100 % Total de la unidad OBSERVACIONES Dentro de las políticas de acreditación. 1993  http://saturno. Queda prohibido el uso de celulares y equipo de sonido personalizado en la hora de clase . Calcular el potencial inducido en la espira.1. La extensión entre alas de un aeroplano es de 30 m. Seis espiras se han introducido en un campo magnético de cuyo flujo magnético varía en 4 Wb cada segundo.24V s . Respuesta: π 2 π d   1  10 2   7. Respuesta:  4Wb fem   N  6  24V t 1s 3.2 h 3600s 1km s m Fem  vlBsenθ  222.8  10  4 Wb m 2. Si la dirección del campo magnético terrestre es hacia el norte y el avión tiene una velocidad de 800 km/h.8  10 5 m 2 2 A  π  r2  4 4 Wb   BAcosθ  10 2  10 5 m2  cos0º  7.2  30m  1.tiene una inclinación de 60º con el norte. Vuela hacia el norte a altitud constante en una región donde el campo magnético terrestre. 1. ¿Cuál es la diferencia de potencial entre las puntas de las alas de aluminio? Respuesta: km 1h 1000m m 800    222. La espira esta perpendicular al campo. FORMULARIO   FLUJO DE CAMPO  B  A  B  AB cos  [Wb] MAGNETICO dΦ fem   B LEY DE FARADAY dt [V] LEY DE LENZ fem  B  l  v  sen [V]  0N A2  m Kg 2  INDUCTANCIA L   0n 2V   2  H l  C  1 2 1 EB  Li  B 2V ENERGÍA MAGNÉTICA 2 2 0 [J] Vs N  s TRANSFORMADOR IDEAL Vp Np EFICIENCIA DE UN Ps iV   s s TRANSFORMADOR Pp ip Vp Ejercicios Desarrollados.2∙10 -4 T.2  10  4 T  sen60º  0. Calcular el flujo magnético que atraviesa una espira de 1 cm de diámetro que se encuentra en presencia de un campo magnético de 10 T (10Wb/m 2). Calcular el flujo magnético que atraviesa la espira. 2. Una espira cuadrada de 10 cm de lado se coloca formando una ángulo  con el eje Z. se hace cero? 2 8. 2 7. 3. b) mientras entra al área. inducida en función del tiempo. Averiguar el flujo y la fem en las diferentes etapas del movimiento: a) antes de entrar al área. a) Calcular la expresión de la f. El flujo magnético que atraviesa una espira está dada por Φ = 10 (t – 8t) Wb. Calcular el flujo magnético que atraviesa la espira. El área de la espira crece a .m. 5. El campo magnético forma un ángulo de 30° con la normal al plano de la espira. Conductor y espira circular son coplanarios.4T esta paralelo al eje X. Un campo magnético uniforme de 0.90°.b) ¿En qué instante el valor de la f. Flujo Magnético 1. Una espira de 5 cm de diámetro se encuentra en medio de un campo magnético uniforme de 0.e. Ejercicios Propuestos. Calcular el flujo magnético que atraviesa la espira cuando  =0°.8 T. e) al estar fuera del área. Calcular la densidad de flujo magnético en el centro P de la espira.e. Calcular el flujo magnético en el rectángulo. Una espira circular de 12 cm de radio se encuentra en el seno de un campo magnético uniforme de 4T perpendicular al plano de la espira. d) mientras sale del área. calcular la fuerza electromotriz inducida y representa el campo magnético y la fuerza electromotriz inducida en función del tiempo. 4. siendo a = 2 cm. Se tiene una espira rectangular de resistencia R. Una espira de 10 cm de área está situada perpendicularmente en el seno de campo magnético uniforme de 1 T.45°.30°.m. i= 10 A. b = 4 cm. Si el campo disminuye proporcionalmente hasta anularse al cabo de 2 segundos. Una espira circular se encuentra inmersa en un campo magnético uniforme de 2 T perpendicular al plano de la espira. 9. Ley de Faraday 6. c) dentro del área. ancho l y longitud l que se introduce en una región de campo magnético uniforme a velocidad constante. 5 A y tiene un diámetro de 3 cm.e.m.2 T. Se hace una bobina de 100 vueltas de alambre de Cu aislado enrollado en torno a un cilindro de hierra cuya sección transversal es de 0. En su centro se coloca una bobina de 100 espiras muy cerradas de 2 cm de diámetro. ¿qué corriente aparece en la bobina? 17. de 8000 a 3000 gauss en 3s.2 por 0. Si el campo magnético longitudinal cambia de 1 Wb/m 2 en un sentido a 1 Wb/m 2 en sentido contrario. e)se rota la bobina en 180° Ley de Lenz . Un anillo circular de alambre de 10 cm de diámetro se coloca con su normal haciendo un ángulo de 30° con la dirección de un campo magnético uniforme de 5000 G.e. La bobina está formada por 250 espiras y en una centésima de segundo. 2 10.5 T cuya dirección forma un ángulo de 60º con el eje del solenoide. Qué fem inducida aparece en la bobina mientras cambia la I? 13. Una bobina tiene una superficie de 0´002 m y está colocada en un campo magnético de 4 teslas. Encontrar la fem inducida en la bobina si en 0. La resistencia del circuito es de 12. Se coloca una bobina de 200 vueltas y 0. la inducción se reduce a la mitad.05 s.m.1 s a)se duplica el campo. d)se rota la bobina en 90°.5 A a –1. La corriente en el solenoide se reduce a o y después aumenta hasta 1.1 m de radio perpendicular a un campo magnético uniforme de 0.01m 2 y se conecta a una resistencia. Calcular: a) La f. Si se mueve el circuito completo con una velocidad de 20 m/s de tal manera que una sección del circuito atraviese el campo magnético. c)se invierte el sentido del campo. 11. El circuito tiene forma rectangular y una resistencia de 8 y encierra a la región de campo magnético.5 A en 0. inducida en la bobina. cuánta corriente fluye mientras el campo magnético cambia? 15. Si el campo magnético cambia a ritmo constante. Calcular la f. ¿Qué fem aparece en el anillo? 18. El anillo se hace girar de manera que su normal gire alrededor de la dirección del campo a razón de 100 rpm. Un solenoide de 200 vueltas y de sección circular de diámetro 8 cm está situado en un campo magnético uniforme de valor 0. Si en un tiempo de 100 ms disminuye el valor del campo magnético uniformemente a cero. La resistencia total del circuito es de 100 . b)se reduce el campo a 0.4 T que sólo existe en un área de 0. Se coloca una bobina de cobre con 100 vueltas y una resistencia total de 5  fuera de un solenoide de 3 cm de diámetro. cuál sería la I que fluya por la resistencia? 14. Si la corriente en el solenoide cambia de 1. qué cantidad de carga fluye por el circuito? 16. El ángulo entre la normal y la dirección del campo permanece sin cambiar durante el proceso. b) La corriente eléctrica inducida si la espira tiene una resistencia de 125 m Ω. determine: a) El flujo magnético que atraviesa inicialmente el solenoide. razón de 24 c m 2 /s. Un solenoide largo tiene 200 vueltas /cm y lleva una corriente de 1.05s. 12. inducida. b) La fuerza electromotriz inducida en dicho solenoide. Se tiene un campo magnético uniforme de 0.5 A en sentido contrario y rapidez constante en un periodo de 0.2 m. Se tiene un circuito de 0.6 m 2 de área que consiste en 20 vueltas de alambre. Esta bobina se coloca de tal manera que el campo magnético en su centro sea paralelo al eje del solenoide. c) ¿Qué fuerza actúa sobre el conductor ab y. recorrida por una corriente de 3 A está colocada a una distancia de 4cm del extremo más próximo de un solenoide coaxial con la espira. b)Si se desplaza la espira alejándola a lo largo del eje del solenoide con velocidad constante de 2 cm/s. de 20 cm de longitud. Calcular la fuerza electromotriz inducida y la corriente que circularía por el conductor si los extremos se conectaran a una resistencia de 7Ω 25.m. calcular la fem máxima inducida entre las terminales de la espira.6 T. Una pequeña espira de 3 cm 2 de área. Un automóvil se dirige hacia el Oeste por una carretera paralela al ecuador terrestre a una velocidad de 150 Km/h. a)¿Cuál es la fem entre sus extremos?. se desplaza a 10 m/s de velocidad en el seno de un campo magnético de 1. a) Calcular el flujo magnético que atraviesa al solenoide debido al campo creado por la espira. su radio es 1.2m de longitud se mueve perpendicularmente a un campo magnético uniforme de 1.5cm y tiene 40 espiras. Calcular la diferencia de potencial entre sus extremos El campo magnético horizontal es de 0. v = 10 m/s 20. determinar el valor de la corriente inducida e indicar su sentido. que fuerza hay que aplicar para moverlo a velocidad constante? 22.a) Hallar el valor de la f.1 Ω. calcular la fem inducida en el solenoide. Si las dimensiones de la espira son l= 18 cm y d= 8 cm. b) Suponiendo una resistencia de 0. Qué fuerza se tendrá que realizar para desplazar la barra de resistencia R con una velocidad constante v. Calcular el coeficiente de autoinducción de un solenoide de 10 cm de longitud que está formado por 800 espiras circulares de 2 cm de diámetro. Una espira rectangular de área A= l x d y 130 vueltas gira sobre el eje z perpendicular a un campo magnético de 6T con una frecuencia de 1800 Hz. b) ¿Cuál es la fem si existe un ángulo de 40° entre el campo magnético y la velocidad? 21. por tanto. 23.5 Gauss. con una velocidad de 5m/s. 26.19.2 Wb/m2. Una barra de cobre de longitud l=15 cm gira con una velocidad angular ¡2 rad/s un campo magnético de 3T uniforme.5 T. ¿Qué flujo magnético atraviesa la bobina cuando la intensidad es 5 mA? .e. Inductancia 27. B = 0.8 m de longitud se mueve con una velocidad de 0. Una barra metálica de 0. 28.4T. La longitud del solenoide es de 6cm. Encontrar la fem desarrollada entre los dos extremos de la barra. Un conductor recto de 0. 24.5 m/s en un campo magnético de 0. si el conductor en U tiene una resistencia despreciable y el rozamiento mecánico también es despreciable? Aplicación: a = 2cm. R = 10 Ω . El conductor ab. El coeficiente de autoinducción de una bobina de 400 espiras es 8 mH. El automóvil lleva una antena vertical de 1 m. Si la intensidad que circula por el primario una vez conectado es de 2 A.000 espiras y un bobinado secundario de 1000 espiras.2 T. ¿qué potencia se deja en una resistencia de 8 Ω conectada al secundario? Suponer una eficiencia del 100%.000 volts y alimenta una carga de 60 amperes. Calcular cuánta energía puede almacenar la inductancia. Calcular la corriente que debe pasar por la bobina para que la energía del campo magnético creado por el solenoide sea de 10 -3 J. a)¿con qué rapidez entrega energía la batería?. 34. Un transformador tiene 80 vueltas en el primario y 720 en el secundario. 36. ¿Cuál es el flujo magnético que pasa por la bobina si la corriente que circula por ella es de 5∙10 -3 amperios? Energía Magnética 33. Determinar el número de espiras que ha de tener el secundario para que efectúe la transformación deseada. Determinar el voltaje secundario. opera desde una línea de alta tensión de 40. y terminan en caras circulares de 30 cm de diámetro.19 A. Cuando al primario se conecta una fuente de 120 V ac. El campo magnético máximo que se alcanza entre las piezas polares es de 1. Calcular la cantidad de espiras que debe tener.5 A. Si la corriente que circula es de 0. Suponiendo una eficiencia del 100 %. La inductancia de una bobina de 400 vueltas es de 8 mH. 35. ¿qué inductancia tiene? 31. ¿cuál será la intensidad de la corriente inducida en el secundario? 38. Cuando la corriente en una espira de alambre está cambiando a una velocidad de 3A cada segundo se crea una fem de 0. Se desea construir una bobina que sea de 10 μH que tenga 2. Una inductancia de 30 mH porta una corriente de 1.29.48 V a través del circuito. 40. Una inductancia de 3H se conecta en serie con una resistencia de 10Ω y se aplica una fem de 3V al circuito. 39. Calcular: 1) la energía almacenada por el campo magnético en el espacio comprendido entre las piezas polares del electroimán. ¿qué inductancia tiene? 32.5 cm 2 de área y 2000 espiras de alambre. Las piezas polares de un electroimán están separadas 5 cm. c)con qué rapidez se almacena energía magnética? Transformadores 37. la corriente primaria y la potencia de salida del transformador. El rendimiento del transformadores del 95% . b)¿con qué rapidez se desarrolla energía calorífica?. Si la corriente en el primario es de . Un solenoide de 20 cm de longitud. Se dispone de una bobina de 2 200 vueltas y se desea construir en ella un reductor que permita conectar a la red de 220 V un motor que funcione con 125 V. de 2. Un solenoide de 50 cm de longitud y 2 cm 2 de sección tiene una inductancia de 2 x 10-7 H.175 centímetros. 30. Un transformador tiene 2500 vueltas en el primario y 500 en el secundario.54 centímetros de diámetro y una longitud de 3. Un transformador reductor con un bobinado primario de 174. 2) el tiempo de podría tenerse encendida una lámpara incandescente de 60 W con esta energía. Si el primario tiene 500 vueltas.5 V de una radio se utiliza un transformador. . Si la tensión de entrada es 110 V. 20A a 220V. Un transformador tiene 100 espiras en el circuito primario y 200 en el secundario. b) ¿qué amperaje debería soportar la radio? 41. a)¿cuántas debe tener el secundario? b) Calcular la corriente que debe pasar por el primario si la radio funciona con 360 mA. a) ¿podrá hacer funcionar una radio de 12 V. ¿Cuál es la tensión de salida? Para convertir el voltaje 220 de un enchufe a uno de 4. 10 Problemas de una onda. Reflexión. Exponer cada una de las 1. Deducir la ecuación de una Características de ondas onda estacionaria. Resolver tarea de ondas que la componen ticas. _5 ONDAS CARRERA Industrial y Comercial.7. Electrónica y Sistemas. aplicando conceptos. Explicar el concepto de onda sobre el tema en bibliografía 5. Mecánica OBJETIVO DE APRENDIZAJE Analiza y resuelve problemas sobre Interferencia. Refracción y caracterización de Ondas. al docente sobre aplicación.7.6 Características ecuaciones de Maxwell. 4. viajeras y estacionarias 5.9 Refracción 3. 3. Características de ondas interferencia 5. Resolver ejercicios sobre Resuelve problemas de 5.2 Ecuaciones ondulatorio. leyes y principios físicos estudiados y aplicados en los ejercicios del MAAP y en la Práctica de Laboratorio No4 Actividades del Docente Contenidos Actividades del participante ¿Qué va a hacer para ayudar a Productos de aprendizaje Tiempo ¿Qué aprender? ¿Qué hacer para aprender? que el participante aprenda? 1. Resolver problemas de Maxwell 2. Resolver ejercicios sobre onda viajera. y su 2. Deducir la ecuación de una 5. Mostrar características de 4. Redes y Telecomunicaciones.7 Propiedades recordando en qué parte de la viajeras y estacionarias en describiendo las 15 5. DE UNIDADES ____5___ UNIDAD No.1 Ondas materia se las estudió clase características de las Horas electromagné individualmente. AREA DE CIENCIAS BASICAS INSTRUMENTACIÓN DIDACTICA DEL PERIODO 2011 ASIGNATURA 0935 ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO No. Presentar tarea y dudas 5. Interferencia Constructiva e .8 Reflexión y sus diferentes clasificaciones sugerida 5. importancia en el fenómeno ejercicios 1 a 10 del MAAP 5. de manera individual. Resnick. Demostrar prácticamente los clase fenómenos de de reflexión y 6.  Multimedia Resistencias CECSA. Gatorowicz. 2000  www. Interferencia Destructiva en 9. Revisión de tarea Materiales de apoyo Equipo requerido Fuentes de información  Serway. “Física e ingeniería. Krane. CECSA. Resolver ejercicios sobre caracterización de ondas viajeras y estacionarias.blogspot.es/pefeco/onda de Electricidad y para Ciencias e Ingeniería Volumen I”. 7. Resolver ejercicios sobre Interferencia Destructiva interferencia constructiva y destructiva 13. 7. Prentice .htm  Equipo de Laboratorio  Fishbane. Resolver tarea de refracción utilizando equipo de ejercicio 11 del MAAP Laboratorio. Resolver problemas 10. Exponer los fenómenos de reflexión y refracción. 6.com  DVD  Halliday.  MAAP de Electricidad Y Magnetismo  Pizarrón Mecánica”. Presentar tarea y dudas interferencia constructiva y al docente sobre destructiva Interferencia Constructiva e 12. “Física  http://usuarios. Resnick. “Física Volumen I”. Exponer el concepto de sobre el tema en bibliografía interferencia. Thonnton. Krane. 2000 epartfqtobarra/ondas/problemas/ondas.xcanedo. Tarea de ejercicios 1 a 10 del MAAP 8. sugerida 11. CENGAGE Learning.com/d II”.sociedadelainformacion. 2010  Practica de Laboratorio sobre  Halliday.multimania. “Física Volumen  http://www. Exponer los fenómenos de 8. et all. Tarea de ejercicio 11 del MAAP 14. Jewtt. identifica.fi.htm Interamericano. 1993 fendt.  Analiza. equipo de trabajo.com/700  Fishbane.es/~manugon3/temas/  Alonso Marcelo. tema del trabajo a que corresponde. que identifique al alumno. 1976 CRITERIOS DE EVALUACION La aprobación de la unidad comprenderá : 15 % Presentación de tareas 15 % Evaluación oral desarrollada en cada clase 20 % Presentación de la práctica y de informe de laboratorio 50 % Evaluación de la unidad  Analiza. Los trabajos deben se bien presentados. Los trabajos deben contener una portada que comprenda toda la informacion. 7 s6/ondas6_indice. “Física.html 1995  http://jair.sc. Finn Edward. “Física appletsFQ/2btf/609. Queda prohibido el uso de celulares y equipo de sonido personalizado en la hora de clase . cuando esto no se dé. el alumno deberá tener un comportamiento adecuado y de respeto con sus compañeros y con su docente.htm Hall Hispanoamericana.htm para Ciencias e Ingeniería Volumen II”. Prentice  http://www. Prentice Hall Hispanoamericana. aplica correctamente conceptos de interferencia de ondas viajeras 100 % Total de la unidad OBSERVACIONES Dentro de las políticas de acreditación. Fondo Educativo . ondas/SupOnd/SupIntOndArm/SupIntOndArm volumen I.ehu.iestiemposmodernos. descripcion/descripcion.uva. Thonnton. “Física. Mecánica”.htm  Giancoli Douglas. calidad y buena ortografia para hacerse acreedor a la maxima puntuacion. identifica.lab.walter- Hall Hispanoamericana. Gatorowicz. Principios y  http://www.es/sbweb/fisica/ondas/ Magnetismo Aplicaciones”. con limpieza. Deberá ser puntual y asistir regularmente a su clase. aplica correctamente conceptos y formulas de ondas viajeras en un problema. 1993  http://www.de/ph14s/interference_s. deberá dar a conocer a su profesor la razón de su falta. . 3 cos 126t . Ejercicios Resueltos 1.03sen2π(60t-2d). frecuencia angular. Dadas las siguientes ecuaciones de ondas.628 cm  10cm m v= = =2 T 0.3 cos 126 t . b) x = 0.5 sen [ (x-0. La ecuación de una onda armónica transversal que se propaga en una cuerda viene dada por la expresión y= 0. la frecuencia.628 x) con x e y medidos en centímetros y t en segundos. b)La frecuencia y la velocidad angular. la longitud de onda.05s c.05s s g.1cos(πt+2πd). Velocidad de propagación: m v = f = 10cm 20Hz = 2 s Ejercicios Propuestos. dirección de propagación y la velocidad de propagación: a) x = 2sen2π(t/0. ( ) Número de onda: y = 0.0.25x)].628x ⇒ k = 0. Para esta onda.80t-1. 1. Periodo: T ω rad 126 s rad d. Una perturbación a lo largo de una cuerda se describe mediante la ecuación y = 0. La ecuación de una onda transversal que se propaga a lo largo de una cuerda viene dada por la expresión: y= 25 sen [ (0.3 cos( 126 t . halle su amplitud.0. el periodo. Determinar: a) La amplitud. Amplitud: y = 0. d)La velocidad máxima de un punto en vibración.1/3). donde x e y se expresan en cm y t en segundos. c) x = cosπ (t-d/10). a.628x) ⇒ A = 0. c)La velocidad de propagación. periodo. el número de onda.0.0. obtener la amplitud.3cm b. 3.3 cos(126t . número de onda y longitud de onda. Longitud de onda:  K 1 0.01+d/30).frecuencia.1t. en donde todos los valores vienen dados en el SI. d) x = 0. el período y la longitud de onda. Frecuencia:  126 s ω=2πf ⇒ f = = = 20Hz 2π 2π e. .628 1 cm 2 2 2 k= ⇒ = = = 10 cm f. 2. Frecuencia angular= velocidad angular: ( ) y = 0.628 x ⇒  = 126 rad s 2π 2π 2π ω= ⇒ T= = = 0. Determinar la velocidad de oscilación que puede tener un punto cualquiera de la cuerda. b) De la misma longitud de onda. b)Dibujar un esquema en el que se especifique la dirección de vibración del campo eléctrico. Ey=0. longitud de onda e intensidad de la onda electromagnética. Calcular: la frecuencia. indique el color. Calcular: λ. con las siguientes longitudes de onda: a) 1216 Aº y b) 1026 Aº.25m/s: a) Escribir la ecuación de onda con estas características. Un átomo de hidrógeno puede emitir radiación electromagnética después de que se le excita. a)Determinar la amplitud del campo eléctrico. b) Dibujar el aspecto de la onda cada 1s. e) T= 10-21 s. c) ecuación del campo magnético. calcular: velocidad.5 x 1020 s-1. Cuando se aniquilan un electrón y un positrón. d) Las características calculadas corresponden a una onda electromagnética real? 8. el número de onda y el periodo 10. E(z. Dibujar dos ondas transversales: a) De la misma amplitud. b) k=10 4 m-1. pero una de doble longitud de onda que la otra. : a) =10 -4 m-1. Calcular el tiempo que tarda la onda en recorrer una distancia de 25cm. b) dirección de propagación de la onda. El campo eléctrico de una onda electromagnética plana es E x =0.d) Señalar el punto calculado anteriormente. Con los siguientes datos: A = 20cm. respectivamente. Situar dentro del espectro electromagnético a las radiaciones con los siguientes periodos o números de onda. Ez=0. Un campo electromagnético se propaga por el espacio libre e incide perpendicularmente sobre una superficie plana perfectamente conductora colocado en z=0. pero con las amplitudes en relación A1=2A2 .t)= Eo sen [ (3t-12z)] V/m. ν y τ para esta radiación. se emite una radiación electromagnética de muy alta frecuencia = 2.3 sen2 ӆ /3(x-ct) N/C. frecuencia de las ondas. v= 0. T = 4s. 6. donde x e y se expresan en cm y t en s. 5. c)Hallar la frecuencia. del campo magnético y la dirección y sentido de la propagación de la onda electromagnética. c) Obtener el valor de la perturbación en un punto situado a 4m del foco en el instante t = 6s. longitud de onda. Si los campos eléctrico incidente y reflejado son. La ecuación de una onda que se propaga por una cuerda es y = 8senπ(100t-8x).4 sen2ӆ/3(x-ct). 9. 7. c) k= 9 ·105 m-1. y del campo magnético de la onda electromagnética. Si corresponden a la luz visible. E(z. f) T= 10-13 s 11.4. d) T= 2∙ 10-15 s.t)= Eo sen [ (3t+12z)]. 2 SOLENOIDE .1.Nombre y Apellidos: ________________________________________________ 1.1 FRECUENCIA 4. Objetivos:  Armar un receptor de ondas utilizando bobina.  Sintonizar ondas de radio con el receptor armado.Ver NOTA) Encendedor Tijera Pegamento Cartulina 4. resistencia y capacitor confeccionados por el estudiante.1 Buscar la frecuencia máxima y mínima de emisión de Radios AM en la ciudad. PROCEDIMIENTO. 2. 4. 4. MATERIAL Existente en el Proporcionado por el estudiante Laboratorio Alambre de cobre Parlantes o audífonos Tubo Diodo de Germanio Papel aluminio Lámina de plastoformo o venesta Dieléctrico Latas de cerveza o soda (0pcional. FUNDAMENTO TEORICO El estudiante debe leer sobre los siguientes temas antes de dar el examen que le habilita a realizar la prática de laboratorio: Campo Magnético Ley de Faraday Ley de Lenz Comportamiento de un circuito RLC Ondas eletromagnéticas Interferencia de ondas eletromagnéticas 3. 3 CAPACITOR 4.4 Armar el circuito sobre la lámina sin utilizar soldadura. 4.3 Ver NOTA 4.1.1 Asegurar el capacitor regulable a la lámina de plastoformo o venesta.8 Si no se capta señal revisar las conexiones.7 Mover el capacitor variable hasta captar señal. por ejemplo.2 Realizar 3 orificios alrededor de uno de los bordes. a elegir.9 Mover el capacitor variable hasta captar señal. 4.4.2.2. ver Cálculos.10 Calcular el área de la boca del solenoide. verificar que no exista barniz en ellas.6 Realizar la conexión a tierra.4. 4.7 Quemar los extremos de la bobina para eliminar el barniz.4. 4.8 Medir el diámetro del solenoide.4. 4.4 Fabricar un solenoide. Estos serán los bornes. 4.4.6 Introducir el alambre de cobre a través de los orificios dejando un extremo libre de 10 a 15 cm.2.2. cilíndrico o plano.2. 4.5 Realizar 3 orificios alrededor del final del devanado realizado 4. 4.4.3 4.2 o 6.4.Utilizar el solenoide oi Seleccionar un tubo.10 Colocar nombre y carrera de los componentes del grupo en la lámina de soporte del receptor.2.4 CONSTRUCCION RECEPTOR 4.1 Construir un capacitor regulable. 4.2.9 Medir la longitud del devanado del solenoide. 4. 4. sólo entrecruzando extremos que no tengan barniz. de lata de cerveza o soda. sujetando solo el aluminio. 4.4. sección 6.3. 4. 4. cantidad de vueltas a discreción del alumno. .3 Introducir el alambre de cobre a través de los orificios del tubo dejando un extremo libre de 10 a 15 cm.2. 4. 4.2.4.4.1 Seleccionar el solenoide o la bobinas creados en el experimento 3. 4.2.5 Colocar la antena en el exterior del Laboratorio. NOTA:  El papel aluminio puede ser reemplazado por cualquier lámina de metal. 4. eliminando la pintura previamente.2 Colocar clips en la placa interior y exterior del capacitor. de acuerdo a las instrucciones 6.  Analizar si las magnitudes calculadas pueden ser construidas. De no ser posible, realizar las modificaciones convenientes. 5. DATOS. Radio del tubo Cantidad de vueltas Longitud del devanado Frecuencia máxima Frecuencia mínima Área máxima Área mínima Dieléctrico utilizado Constante del dieléctrico 6. CALCULOS. 6.1 BOBINA. πd2 6.1.1 Calcular área de la boca de la bobina utilizando AB  donde d 4 es el diámetro de la boca de la bobina. 6.1.2 Calcular el error del área de la boca de la bobina utilizando Sd SAB  2AB donde d  AB  área calculada en 6.1  Sd  0,05mm si se utilizó calibrador, 1 mm si se utilizó cinta métrica 6.1.3 Utilizando la menor frecuencia AM de la ciudad, calcular el área mayor de las placas del capacitor utilizando lB dc Ac max ima = , donde  0  0 N 2 A B K 4 2 f menor 2  AB  área calculada en 6.1  dc  grosor del dieléctrico que se va a utilizar, ver datos laboratorio 1 K  constante dieléctrica del dieléctrico que va a utilizar, ver datos laboratorio 1  lb  longitud ocupada por las espiras de la bobina  fmin  menor frecuencia en AM   permeabilidad magnética del vacío  0 0  permisividad eléctrica del vacío, ver datos laboratorio 1  N  cantidad de espiras de la bobina 6.1.4 Calcular el error del área máxima utilizando 2 2 2 2  SlB   SAB   Sdc   SN  SACmaxima  ACmaxima      l    A    d    N  donde  B   B   c   SAB  error del área de la boboca de la bobina calculado en 6.2  Sdc  mínima unidad de medida del instrumento con que se midió el grosor  del dieléctrico que se va a utilizar, ver datos laboratorio 1  Slb  mínima unidad de medida del instrumento con que se midió  la longitud ocupada por las espiras de la bobina  SN  posible error con que se midió lacantidad de espiras de la bobina 6.1.5 Utilizando la mayor frecuencia AM de la ciudad, calcular el área mínima de las placas del capacitor utilizando lBdc Ac mínima = , donde  0 0N A BK 4 2 fmayor 2 2  AB  área calculada en 6.1  dc  grosor del dieléctrico que se va a utilizar, ver datos laboratorio 1 K  constante dieléctrica del dieléctrico que va a utilizar, ver datos laboratorio 1  lb  longitud ocupada por las espiras de la bobina  fmayor  mayor frecuencia en AM   permeabilidad magnética del vacío  0 0  permisividad eléctrica del vacío, ver datos laboratorio 1  N  cantidad de espiras de la bobina 6.1.6 Calcular el error del área mínima utilizando 2 2 2 2  Sl   SA   Sd  S  SACmin  ACmínima  B    B    c    N  , donde  lB   AB   dc  N  SAB  error del área de la boboca de la bobina calculado en 6.2  Sdc  mínima unidad de medida del instrumento con que se midió el grosor  del dieléctrico que se va a utilizar, ver datos laboratorio 1  Slb  mínima unidad de medida del instrumento con que se midió  la longitud ocupada por las espiras de la bobina  SN  posible error con que se midió lacantidad de espiras de la bobina 6.2 CAPACITOR REGULABLE PLANO. 6.2.1 Decidir la longitud de la base, b, en base al dieléctrico del laboratorio 1 y a los resultados obtenidos en 6.1.3 y 6.1.5. h  altura del capacitor rectángular A max  6.2.2 Calcula r h  donde Amax  área calculada en 6.1.3 b b  base seleccioinada en 6.2.1  6.2.3 Cortar, con las dimensiones resultantes de 6.2.2 y 6.2.1, altura y base, un rectángulo con el dieléctrico escogido, 2 rectángulos con papel aluminio o similar material conductor, 2 rectángulos con el material que va a servir de soporte, cartulina, goma-eva, cartón, etc. 6.2.4 Colocar el dieléctrico entre los rectángulos de aluminio. NO colocar carpicola al dieléctrico o placas de material conductor que estarán en contacto con el dieléctrico. 6.2.5 Utilizando el material que va a servir de soporte, cartulina, goma- eva, cartón, etc, construir dos topes de las placas del capacitor, señalados en gris en el esquema: 6.2.6 Comprobar que las placas se deslicen una sobre otra sin interferir con el dieléctrico 6.3 CAPACITOR REGULABLE CILINDRICO. 6.3.1 Seleccionar un radio r para fabricar el capacitor cilíndrico. Amax 6.3.2 Calcular la altura h del cilindro utilizando h  donde 2πr Amax  Area calculada en 6.1.3  r  radio seleccionado en 6.3.1 6.3.3 Calcular base  2    r donde r es el radio seleccionado en 6.3.1. 6.3.4 Cortar, con las dimensiones resultantes de 6.3.2, altura y base, 6.3.3 un rectángulo con el dieléctrico escogido, 2 rectángulos de material conductor, 2 rectángulos con el material que va a servir de soporte, cartulina, goma-eva, cartón, etc. 6.3.5 Pegar cada rectángulo de papel aluminio a cada rectángulo de material que va a servir de soporte, cartulina, goma-eva, cartón, etc. NO colocar carpicola al dieléctrico o placas de material conductor que estarán en contacto con el dieléctrico. 6.3.6 Armar 3 cilindros que ajusten uno dentro de otro, siendo el del medio el dieléctrico. El cilindro externo debe quedar con el aluminio por dentro, el cilindro interno debe quedar con el aluminio por fuera. 6.3.7 Verificar que los cilindros puedan deslizarse uno sobre otro sin interferir con el dieléctrico. 7. CONCLUSIONES SOBRE LOS DATOS OBTENIDOS.- 7.1 El receptor fabricado puede captar la señal del ascensor subiendo y bajando como también la señal de radio AM. Explicar en que se parecen ambas señales 7.2 Explicar, en base a lo estudiado en Electricidad y Magnetismo, y lo observado en la practica, por que la antena debe colocarse en la bobina y no en el capacitor. 7.3 Explicar, en base a los cálculos realizados y a la construcción misma del receptor, por que se busca captar señal AM y no FM siendo que esta ultima es mas nítida. 7.4 Explicar a) en que se diferencian y b) en que se asemejan las ondas de radio, de la luz visible y los rayos X 7.5 En base a la anterior pregunta, indique las características que debería tener un receptor que capte las ondas de luz y las de rayos X. 8. BIBLIOGRAFIA.  Halliday, Resnick, Krane, “Física Volumen II”, CECSA, 2000  Fishbane, Gatorowicz, Thonnton, “Física para Ciencias e Ingeniería Volumen II”, Prentice Hall Hispanoamericana, 1993  Giancoli Douglas, “Física, Principios y Aplicaciones”, Prentice Hall Hispanoamericana, 1995 1999  Cantu Luis. PRESENTACIÓN DEL TRABAJO. o Manifestaciones de los elementos teóricos en la práctica.. LIMISA Noriega. OBJETIVO. un amperímetro. Se recuerda que la calificación se basara no solo en el funcionamiento de los dispositivos o elementos en particular. Docente. 1995  Blatt Frank. “Electricidad y Magnetismo”. “Teoria del Campo Magnetico”. sino por el cumplimiento de su función especifica. Integrantes. esquemas. “Fundamentos de Fisica”. Modulo y semestre  Introducción  Objetivo general  Marco Teórico  Desarrollo del contenido de investigación que incluye: o Cálculos y Resultados o Regularidades observadas. . HARLA  Garcia Talavera. Machlup Stefan. así como del desarrollo teórico y matemático que el estudiante o grupo de estudiantes realice de los mismos. Diseñar y construir un galvanómetro. 1991  Alvarenga Maximo. Prentice Hall Iberoamericana. etc. LIMUSA Noriega. gráficos. “Fisica General con Experimentos Sencillos”.  Carátula: Nombre del trabajo. EXPOSICIÓN DEL TRABAJO. un voltímetro. Los dispositivos y-o elementos a construir serán repartidos en función de la carrera del estudiante o por sorteo. 1978 TRABAJO FINAL DE LA MATERIA TITULO: Aplicaciones electromagnéticas FECHA DE ENTREGA: PERIODO DE EVALUACIÓN: INTRODUCCIÓN. dibujos. que midan las características de circuitos de combinaciones de capacitores y resistencias caseros. LIMUSA. con el formato descrito más arriba y en la fecha fijada. Materia.  Conclusiones  Bibliografía. o Tablas. El trabajo final debe ser presentado en forma impresa. “Fisica”. En el trabajo final se deben poner en práctica los conocimientos y habilidades adquiridas durante el módulo. La composición del tribunal es variada (estudiantes del curso y otros docentes de la materia).Los ponentes deben usar una vestimenta adecuada a la categoría del evento y estar presentes en el aula cuando el profesor ingrese a la misma. La exposición frente a un tribunal. . Una vez finalizado el tiempo reglamentario de exposición el tribunal tiene la opción de hacer preguntas a los expositores al igual que los presentes en el auditorio.