Problemas Del Port
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Una carga puntual de +5uC se localiza en el eje x en x=4.00 m, cerca
de una superficie esférica de radio 3.00 m con centro en el origen.
a) Calcule la magnitud del campo eléctrico en x= 3.00m.
b) Determine la magnitud del campo eléctrico en x = -3.00m.
c) De acuerdo con la Ley de Gauss, el flujo neto a través de la
esfera es igual a cero porque no contiene carga. Pero el campo
debido a la carga exterior es mucho más fuerte en el lado
cercano a la esfera (por ejemplo, en x = 3.00 m) que en el lado
alejado (en x = -3.00m). Entonces, ¿Cómo puede ser igual el
flujo hacia la esfera (en el lado cercano) que el flujo hacia fuera
de ella (en el lado lejano)? Dé una explicación.
Problema 22.47
Repita el problema 22.45, pero ahora considere que la coraza externa
tiene carga -4q. Igual que en el problema 22.45, la coraza interior tiene
carga +2q.
22.45. Corazas esféricas concéntricas: Una
coraza esférica conductora pequeña con
radio interior a y radio exterior b es
concéntrica respecto a otra coraza
conductora esférica más grande cuyo radio
interior es c y radio exterior d (figura 22.39).
La carga interior tiene una carga total de +2q
y la exterior tiene carga de +4q.
Problema 22.51
Una placa conductora grande y aislada (figura 22.40) tiene una carga
por unidad de área sobre su superficie. Como la placa es conductora,
el campo eléctrico en su superficie es perpendicular a la superficie y su
magnitud es E = 𝜎
𝜀
a). En el ejemplo 22.7 se demostró que el campo generado por
una lámina grande, con carga uniforme y con carga por unidad
E= 𝜎 ; fuera de la placa.
𝜀
Problema 22.53 Modelo atómico de Thomson.
Considere un átomo que consiste en dos electrones,
cada uno con carga -e, inmersos en una esfera de
carga +2e y radio R. En el equilibrio, cada electrón
está a una distancia d del centro del átomo (figura
22.41). Calcule la distancia d en términos de las
demás propiedades del átomo.
Problema 25.7
La corriente en cierto alambre varía con el tiempo según la relación
I=55A – (0.65A/s2) t2 a) ¿Cuántos coulomb de carga cruzan la sección
transversal del alambre en el intervalo de tiempo entre t = 0s y t = 8s?
b)¿Qué corriente constante transportaría a la misma carga en el mismo
intervalo de tiempo?
Problema 25.11
Una varilla cilíndrica de 1.50 m de largo y 0.500 cm de diámetro se
conecta a una fuente de potencia que mantiene una diferencia de
potencial constante de 15.0 V entre sus extremos, en tanto que un
amperímetro mide la corriente que la cruza. Se observa que a
temperatura ambiente (20.0 °C) el amperímetro da una lectura de 18.5
A, en tanto que a 92.0 °C arroja una lectura de 17.2 A. Se puede
ignorar la expansión térmica de la varilla. Calcule a) la resistividad y b)
el coeficiente de temperatura de la resistividad a 20 °C para el material
de la varilla.
Problema 25.13
En un experimento realizado a temperatura ambiente, una corriente de
0.820 A fluye a través de un alambre de 3.26 mm de diámetro. Calcule
la magnitud del campo eléctrico en el alambre si éste es de:
c) tungsteno
d) aluminio.
Problema 26.49
Un capacitor con C= 1.59x10-5 se conecta como se aprecia en la figura
26.61, con un resistor R=980ῼ y una fuente de fem con Ꜫ= 18.0V y
resistencia interna despreciable. Inicialmente el capacitor está
descargado y el interruptor S se encuentra en posición 1. Luego, el
interruptor se mueve a la posición 2, por lo que el capacitor comienza a
cargarse. Después de que el interruptor ha estado en la posición 2
durante 10 min, el interruptor se lleva de regreso a la posición 1, por lo
que el capacitor comienza a descargase.
A) Calcule la carga en el capacitor justo antes de que el interruptor
se lleve de la posición 2 a la 1.
B) Calcule la caída del voltaje a través de resistor y el capacitor
descrito en el inciso A).
C) Calcule las caídas de voltaje a través del resistor y el capacitor
justo después de que el interruptor se lleve de la posición 2 a la 1.
D) Calcule la carga en el capacitor 10 min después de haber llevado
el interruptor de la posición 2 de regreso a la 1.
Problema 27.29
Una batería de 150 V está conectada a través de dos placas metálicas
paralelas con área de 28.5 cm^2 y separadas 8.20 mm. Un haz de
partículas alfa (carga de +2e, masa de 6.64 kg) es acelerado desde el
reposo a través de una diferencia de potencial de 1.75 KV y entra a la
región entre las placas de manera perpendicular al campo eléctrico.
Problema 27.33
Un alambre rectilíneo de 2m y 150g conduce una corriente en una
región donde el campo magnético terrestre es horizontal y con
magnitud de 0.55gauss:
A) Cuál es el valor mínimo que debe tener la corriente en el
alambre para que todo su peso esté soportado por la fuerza
magnética del campo de la Tierra, si sobre él no actúa más
fuerza que la gravedad?
B) Muestre como tendría que evitarse el alambre en relación
con el campo magnético de la Tierra para que esté soportado en
esa forma.
Problema 27.35
Un alambre largo que conduce una corriente de 4.50 A forma dos
dobleces a 90°, como se muestra en la figura 27.49. La parte
flexionada del alambre pasa a través de un campo magnético uniforme
de 0.240 T dirigido como se indica en la figura y confinado a una región
limitada del espacio.
Calcule la magnitud y dirección de la fuerza que el campo magnético
ejerce sobre el alambre.
Problema 27.39
Una barra de metal delgada con 50 cm de longitud y masa de 750 g
descansa sobre dos soportes metálicos, pero no unidas a éstos; en un
campo magnético uniforme de 0.450 T como se ilustra la figura 27.51.
Una bateria y un resistor de 25 Ω en serie están conectados a los
soportes.
A) ¿Cuál es el voltaje más alto que puede tener la bateria sin que se
interrumpa el circuito en los soportes?
B) El voltaje de la bateria tiene el valor máximo calculado en el inciso.
• si el resistor sufre un cortocircuito parcial, de modo que su
resistencia baja a 2Ω, calcule la aceleración inicial de la barra.
Problema 29.27
Una barra de 1.41 m de longitud se mueve a través
de un campo magnético uniforme de 1.20 T con una
rapidez de 2.50 m/s. En cada caso, calcule la fem
inducida entre los extremos de esta barra e
identifique cuál extremo (a o b, si acaso alguno de los
dos) está a mayor potencial. La barra se mueve en la dirección de
a) el eje +x;
b) el eje –y;
c) el eje +z.
d) ¿Cómo debería moverse esta barra para que la fem a través de
sus extremos tuviera el mayor valor posible con b a un potencial
más alto que a, y cuál sería esa fem máxima?
Problema 29.30
Un campo magnético B en todos los puntos del
circulo coloreado que se muestra en la figura 29.31
tiene una magnitud inicial de 0.750 T. (El circulo
podría representar aproximadamente el espacio
dentro de un solenoide largo y delgado) El campo
magnético está dirigido hacia el plano del diagrama
y disminuye a razón de -0.0350 T/s.
a) ¿Cuál es la forma de las líneas del campo eléctrico inducido que
se ilustra en la figura 29.31 dentro del círculo coloreado?
b) ¿Cuáles son la magnitud y dirección de este campo en cualquier
punto del anillo conductor circular con radio 0.100m?
c) ¿Cuál es la corriente en el anillo si su resistencia es de 4.00ῼ
d) ¿Cuál es la fem entre los puntos a y b del anillo?
e) Si el anillo se cortará en algún punto y los extremos se separarán
ligeramente, ¿Cuál sería la fem entre ellos?