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¡EUREKA!, preparando para la UNI …simplemente el mejor Magdalena; Los Olivos; Ingeniería ; Surco; Carabayllo Página 1 FÍSICA SEMANA 20: INDUCCIÓN ELECTROMANÉTICA. LEY DE INDUCCION DE FARADAY 01. Determine la verdad (V) o falsedad (F) de los siguientes enunciados: I. Para que surja una f.e.m. inducida en un cir cuito debe existir una variación en el flujo mag- nético a través de él. II. La f.e.m. inducida en un circuito es directa- mente proporcional a la rapidez con que varía el flujo magnético a través del circuito. III. La fuerza electromotriz (f.e.m.) es una fuer- za magnética. A) FVF B) VVV C) VVF D) VFF E) FFV 02. Con respecto a la ecuación: ε = N(Δϕ/Δt) de la ley de inducción de Faraday, señale la ver- dad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposi ciones: I. ε se denomina fuerza electromotriz (f.e.m.) inducida y su unidad en el S.I. es el newton. II. La fuerza electromotriz (ε) es directamente proporcional a variación (Δϕ) de flujo magnéti- co. III. Si el flujo magnético (ϕ) sobre un circuito es constante, la fuerza electromotriz inducida (ε) es constante. A) VVV B) VFF C) FFV D) FVF E) FFF 03. El campo magnético en el interior de un so- lenoide recto de 500 espiras y 10 cm de diáme- tro es 0,2 T. ¿En qué tiempo, en μs, deberá redu cirse el valor de dicho campo magnético a cero para que en los bornes del solenoide se obtenga una fuerza electromotriz promedio de 10 kV? A) 60,4 B) 61,2 C) 78,5 D) 95,9 E) 104,1 UNI_2014-I 04. Un solenoide que tiene 200 vueltas y un á- rea transversal de 0,02 m2, se encuentra ubica- do longitudinalmente a un campo magnético uniforme de 0,6 T. Si se retira del campo rápi- damente en 0,4 s. ¿Cuál es la f.e.m. inducida, en V, en los extremos del solenoide? A) 6 B) 10 C) 3 D) 12 E) 24 05. Se fabrica una bobina con 200 vueltas de alambre sobre una horma cuadrada, de tal manera que cada espira es un cuadrado de 18 cm de lado. Perpendicularmente al plano de la bobina se aplica un campo magnético cuya magnitud cambia linealmente de 0 T a 0,5 T en 0,8 s. Calcule la magnitud de la fuerza electro- motriz inducida, en voltios, en la bobina. A) 2,05 B) 3,05 C) 4,05 D) 5,05 E) 6,05 UNI_2009-I 06. Diez espiras cuadradas de 3 m de lado se colocan juntas perpendicularmente a un cam- po magnético de 2 T. Si las espiras se retiran del campo produciéndose una f.e.m. de 60 V. ¿Cuánto tiempo, en s, tardó en anularse el cam- po sobre la espira? A) 3,0 B) 2,7 C) 1,8 D) 0,3 E) 0,1 07. A través de la espira rectangular de la figu- ra pasa un campo magnético de 2 T, paralelo al eje X. Si el campo disminuye uniformemente hasta anularse en un intervalo de √3 segundos, ¿cuál es la fuerza electromotriz, en V, inducida en la espira? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 UNI_2007-II 08. En la figura se muestra una espira triangu- lar equilátera. En ésta región apareció el cam- po magnético uniforme �⃗⃗� = 0,5�̂� T en 0,1 s. De termine la magnitud de la f.e.m. promedio indu cida (en volt) en la espira. A) 150 B) 125 C) 75 D) 50 E) 15 09. La figura muestra cómo cambia el flujo mag nético ϕ que pasa por un anillo de 1 m de radio perpendicularmente a su sección transversal. z (m) y (m) x (m) 5 6 6 �⃗⃗� x 0,5 m 1 m 60° ¡EUREKA!, preparando para la UNI …simplemente el mejor Magdalena; Los Olivos; Ingeniería ; Surco; Carabayllo Página 2 Halle la fuerza electromotriz, en voltios, induci- da en el anillo A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 UNI_2017-II 10. El gráfico corresponde al flujo magnético a través de una bobina de 100 espiras en función del tiempo. ¿Cuál es la f.e.m. inducida, en V, desde t1=1 s hasta t2= 5 s? A) 10 B) 20 C) 200 D) 400 E) 50 f.e.m. EN MOVIMIENTO 11. Una varilla conductora se desliza sobre un conductor en forma de U con una rapidez cons- tante de 10 cm/s y en un campo magnético de inducción magnética B = 0,5 T. Determine la fem inducida, en mV, en los extremos de la varilla. A) 150 B) 15 C) 30 D) 45 E) 75 12. Una barra conductora se mueve con velo- cidad constante sobre unos rieles que están en posición horizontal. Determine la corriente, en A, por el foco de 5 Ω de resistencia. A) 10 B) 7,5 C) 5,0 D) 2,0 E) 2,5 LEY DE LENZ 13. Señale la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones: I. La ley de Lenz permite determinar el sentido de la corriente inducida en un circuito conduc- tor cerrado. II. La ley de Lenz establece que la fem inducida en una espira conductora es tal que la corrien- te que fluiría, si se completara el circuito, se opone al cambio de flujo magnético a través de la espira. III. El flujo magnético variable en el tiempo que atraviesa a una espira cerrada de plástico, no pro- duce fuerza electromotriz inducida en la espira. IV. Es una manifestación de la conservación de la energía A) FVFV B) VVFV C) VFFV D) VVFF E) VVVV 14. Dados los siguientes "experimentos" indi- car en cuales se produce inducción electromag nética en la bobina conductora. I. Un imán que se acerca o se aleja de la bobina II. La bobina gira con frecuencia angular cons- tante, sobre su eje, frente a un imán. III. La bobina gira con frecuencia angular cons- tante, perpendicular a su eje A) solo I B) Solo II C) Solo III D) I y III E) II y III UNI_2015-I 15. Sobre el plano x-y mostrado en la figura una espira circular conductora se encuentra cerca de un alambre conductor recto muy largo que conduce una corriente “I”. Si la intensidad de corriente I se mantiene cons tante y la espira se aleja con rapidez constante en la dirección −y, determine el sentido de la corriente inducida. A) No hay corriente inducida en la espira por- que la corriente I es constante. B) No hay corriente inducida en la espira por- que se aleja con rapidez constante. C) La corriente inducida es antihoraria. D) La corriente inducida es horaria. E) la corriente es alterna. espira ¡EUREKA!, preparando para la UNI …simplemente el mejor Magdalena; Los Olivos; Ingeniería ; Surco; Carabayllo Página 3 16. En la figura se muestra un alambre muy largo que transporta una corriente I y una espira con- ductora cerca al alambre. Si la intensidad de co rriente por el alambre aumenta con el tiempo, determine el sentido de la corriente inducida en la espira. A) antihorario B) horario C) la corriente es alterna D) no hay corriente porque no se mueve la espira. E) no hay corriente porque el campo magnético es constante. 17. Una espira rectangular metálica penetra en una región donde existe un campo magnético �⃗� uniforme y pasa sucesivamente (bajando) por las posiciones (1), (2) y (3) mostradas en la figura. Con respecto a este proceso se dan las siguientes proposiciones: I. Cuando la espira está pasando por la posici-ón (1) el flujo magnético a través de ella está disminuyendo. II. Cuando la espira está pasando por la posi-ción (2) la corriente inducida aumenta. III. Cuando la espira está pasando por la posi- ción (3) la corriente inducida circula en senti-do horario. Señale la alternativa que presenta la secuencia correcta después de determinar si la proposi- ción es verdadera (V) o falsa (F): A) FVF B) FVV C) VFV D) FFV E) VVF UNI_2011-II 18. Una espira conductora ingresa con veloci- dad constante a una región donde hay un cam- po magnético homogéneo B , tal como se mues- tra en el gráfico. Respecto a esta información, señale la secuencia correcta de verdad (V) o falsedad (F). I. En A, la corriente inducida tiene sentido anti- horario. II. Al pasar por B, el flujo magnético es cons- tante. III. En C, la corriente inducida tiene sentido an- tihorario. A) FFV B) FVV C) VVV D) FVF E) VVF 19. La figura muestra una espira conductora en el plano XY. Un imán se encuentra frente a laespira, sobre el eje de la espira. Señale verda dero (V) o falso (F) según corresponda a las si- guientes proposiciones, para un observador que está al lado del imán. I. Si el polo norte del imán se acerca a la espira, la corriente inducida en la espira es de sentido horario. II. Si el polo norte del imán se aleja de la espira, la corriente inducida en la espira es de sentido horario. III. Si ahora invertimos el imán, de modo que el polo sur del imán se acerca a la espira, la co-rriente inducida en la espira es de sentido hora-rio. A) VFV B) FVV C) FVF D) VFF E) FFV UNI_2015-II 20. Se muestra un pequeño imán acercándose a una espira conductora y un observador ubi- cado en la parte superior como se muestra en la figura. Indique si las proposiciones son ver- daderas (V) o falsas (F) según corresponda: I. En la espira se induce una corriente en sen- tido antihorario para el observador. II. Si el imán se mueve hacia arriba, alejándose de la espira, la corriente inducida sería horaria para el observador. III. Si el imán cruza a la espira, la corriente inducida cambia de sentido. × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × (1) (2) (3) región • • • • • • A B C • • • • • • • • • • • • • • • • • • ¡EUREKA!, preparando para la UNI …simplemente el mejor Magdalena; Los Olivos; Ingeniería ; Surco; Carabayllo Página 4 A) VVV B) VFF C) FVF D) FFV E) FFF 21. Una barra conductora de 2,5 m de longitud se mueve con una velocidad constante de 3 m/s, perpendicularmente a un campo magné-tico de 12 T. Si se encuentra superpuesta a dos rieles paralelos que lo conectan a los extremos de una resistencia de 15 Ω, ¿Cuál es el valor de la corriente inducida, en A, y cuál es su sentido en la resistencia? A) 2, ↑ B) 2, ↓ C) 6, ↑ D) 6, ↓ E) 12, ↑ 22. Una barra delgada conductora de resisten- cia eléctrica despreciable y de longitud 0,4 m se desliza sobre el riel con una rapidez de 10 m/s en la región de un campo magnético uniforme de inducción 0,5 T. Determine la resistencia R, en Ω, si se sabe que su potencia disipada en 2 W y el sentido de la corriente eléctrica. A) 2; horario B) 2; antihorario C) 4; horario D) 4; antihorario E) 5; horario CORRIENTE ALTERNA 23. Sobre un generador de corriente alterna, podemos afirmar I. Su funcionamiento está basado en el fenóme- no de inducción de Faraday. II. Transforma energía eléctrica en energía me- cánica. III. El flujo magnético cambia debido a la varia- ción del campo magnético. A) Todas B) I y II C) I y III D) solo I E) solo III 24. Respecto a un generador de corriente alter na (CA), señale verdadero (V) o falso (F) según corresponda a las siguientes proposiciones: I. Convierte energía mecánica en energía eléctrica. II. La diferencia de potencial en los terminales del generador es constante. III. Todos los generadores de corriente alterna producen corriente sinusoidal. A) VVV B) VVF C) VFF D) FVV E) FFF 25. A través de una espira de 4 cm2 y perpendi- cularmente a su plano actúa un campo magnéti co uniforme de 2 T. Se hace rotar la espira alre- dedor de un eje que se encuentra en su plano y la divide en dos partes iguales. Si la frecuencia angular es 10 rad/s, calcule la fem máxima (en mV) inducida en la espira A) 2 B) 4 C) 6 D) 8 E) 10 26. Un generador AC está constituido por 20 es piras de 40 cm2 de área cada una. Si el campo magnético tiene magnitud B = 0,1 T, determi- ne la velocidad angular, en rad/s, con que de- ben girar las espiras para que el voltaje induci- do tenga un valor máximo de 6 V. A) 750 B) 4 614 C) 7 162 D) 8 004 E) 9 026 27. La figura muestra un generador eléctrico el cual consta de 50 espiras que giran en un cam- po magnético uniforme de módulo B = 1,5 T con una frecuencia angular ω = 100 rad/s. De- termine la corriente instantánea que fluye por la resistencia de 30 Ω. × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × B 0,1 m 0,2 m R = 30 Ω N S ¡EUREKA!, preparando para la UNI …simplemente el mejor Magdalena; Los Olivos; Ingeniería ; Surco; Carabayllo Página 5 A) 150sen(200πt) B) 300πsen(100t) C) 150sen(100t) D) 5sen(100t) E) 5sen(200πt) 28. Un generador de CA está formado por una bobina circular que tiene 100 espiras y una sec- ción recta de 10 cm2, que rota con una veloci- dad angular de 50 rad/s dentro de un campo magnético homogéneo de 1 mT. ¿Qué corriente circulará por una resistencia de 2 Ω conectada entre sus terminales de salida, en mA? A) 5sen(50t) B) 5sen(100πt) C) 10πsen(50t) D) 5πsen(50t) E) 2,5sen(50t) 29. La diferencia de potencial o voltaje que llega a un artefacto eléctrico tiene la siguiente gráfica voltaje vs tiempo. Determine la ecuación del voltaje en el SI. A) V = 220sen(2πt) B) V = 220sen(240πt) C) V = 220sen(120πt) D) V= 220√2sen(120πt) E) V = 220√2sen(240πt) 30. La gráfica muestra el voltaje en función del tiempo que se obtiene a la salida de un genera- dor. Si a dicha salida se le conecta una resisten cia de 20 Ω, que corriente, en A, circulará por dicha resistencia. A) 40sen(2t) B) 40sen(t) C) 2sen(t) D) 2sen(2t) D) 2sen(πt) 31. La figura muestra la dependencia voltaje vs tiempo para un circuito de corriente alterna. Determine la corriente (en A) que registra el amperímetro “A”. A) 60 2 B) 60 C) 12 2 D) 12 E) 12 2 sen(πt) 32. En el siguiente circuito el generador entrega un voltaje de ε = 36 2 sen(0,5πt) V. ¿Cuál es la corriente (en A) que registra el amperímetro A? y ¿cuál es la potencia media (en W) consumida por la resistencia? A) 3; 216 B) 3; 54 C) 2; 100 D) 3; 108 E) 6; 108 33. Si por las resistencias R1 y R2 circulan co- rrientes de 2sen(5t) y 4sen(5t) respectivamen te, ¿Cuál será la lectura, en V, del voltímetro V ideal mostrado en la figura? A) 8,5 B) 6,0 C) 4,2 D) 4,0 E) 2,8 34. Considere el siguiente tramo de un circuito V (V) t (s) 220√2 −220√2 1 120 V (V) t (s) 40 −40 π V (V) t (s) 60√2 −60√2 2 1 R = 5 Ω ε A R = 12 Ω ε A 0,3 kΩ A B IA IB V R1 ε R2 R ~ V ¡EUREKA!, preparando para la UNI …simplemente el mejor Magdalena; Los Olivos; Ingeniería ; Surco; Carabayllo Página 6 Donde A y B son 2 elementos del circuito, por los cuales circulan las corrientes IA e IB respec- tivamente. Si las corrientes corresponden a fun ciones armónicas del tiempo, tal como se mues tra en la siguiente figura, ¿cuál es la lectura, en V, del voltímetro? A) 1,51 B) 1,73 C) 2,12 D) 2,72 E) 3,04 UNI 2016_I TRANSFORMADORES 35. Respecto a los transformadores, señale ver dadero (V) o falso (F) según corresponda a las siguientes proposiciones: I. Funcionan por inducción electromagnética. II. Transforman voltaje alterno en voltaje continuo. III. Si el número de espiras del primario es ma- yor que el número de espiras del secundario, el voltaje en el secundario es menor que el volta- je en el primario. A) VVV B) VFF C) VVF D) FVV E) VFV CEPRE_2012-II 36. Respecto de un transformador ideal, cuyo primario tiene 1000 espiras y el secundario 200 espiras, señale verdadero (V) o falso (F) según corresponda a las siguientes proposiciones: I. Si se aplica un voltaje eficaz de 12 V en el prima rio, en el secundario se obtendrá 2,4 V eficaces II. Si en el primario se conecta una batería de 24 V, la tensión en el secundario será de 4,8 V. III. La potencia en el primario es igual a la poten- cia en el secundario A) VVV B) FFF C) VFF D) FVF E) VFV 37. Se conecta un transformador de 1 200 vuel tas en el primario y 400 vueltas en el secunda- rio, a una fuente de corriente continua de 12 V. ¿Cuáles de las siguientes proposiciones son correctas? I. La salida del transformador es de 4 V. II.La salida en el transformador es de 0 V, porque al ser la corriente continua, no existe flujo mag- nético a través de la bobina del secundario. III. La salida del transformador es 0 V porque al ser la corriente continua, el flujo magnético a través de la bobina del secundario es cons- tante. A) I y II B) Solo II C) Solo III D) I y III E) Ninguno 38. La salida de un transformador entrega 2 200 V, si la entrada es conectada a 440 V. ¿Cuál será el voltaje que entregue el transformador, si por error se conecta 440 V a la salida? A) 64 B) 72 C) 80 D) 88 E) 96 39. Al conectar 220 V al primario de un trans- formador, se obtiene 4 V en el secundario. ¿Qué voltaje se debe aplicar al primario si en el secundario se quiere obtener 11 V? A) 80 B) 320 C) 605 D) 655 E) 905 40. Un transformador ideal tiene 120 vueltas en su enrollamiento primario y 840 vueltas en el secundario. Si la intensidad de corriente en el primario es 14 A, calcule la intensidad de co- rriente en el enrollamiento secundario, en A. A) 2 B) 7 C) 49 D) 98 E) 140 UNI_2013-I 41. Se usa un transformador para hacer funcio- nar un radio receptor, el cual funciona con 3 V y consume 3 mW. Si la relación del número de espiras del primario entre el número de espi- ras del secundario es Np÷NS = 80, halle la intensidad de corriente (en µA) que circula por el primario del transformador A) 9,5 B) 10,5 C) 11,5 D) 12,5 E) 13,5 42. En un transformador ideal la relación del número de espiras del primario entre el núme- ro de espiras del secundario es Np/Ns = 1/50 y la corriente en el primario es 10 A. calcule la resistencia (en kΩ) conectada al secundario si ésta disipa una potencia de 100 W. A) 2,0 B) 2,2 C) 2,5 D) 3,0 E) 3,5 t (s) IA IB I (mA) 7,0 3,0 ¡EUREKA!, preparando para la UNI …simplemente el mejor Magdalena; Los Olivos; Ingeniería ; Surco; Carabayllo Página 7 ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS 43. Respecto a las OEM señale verdadero (V) o falso (F) según corresponda a las siguientes proposiciones: I. Están formadas por campos eléctricos (�⃗� ) y magnéticos (�⃗� ) que vibran perpendicularmen- te entre sí. II. La dirección de propagación de la OEM es perpendicular al plano formado por �⃗� y �⃗� III. La velocidad de propagación de la OEM en el vacío es 1/√𝜇𝑜𝜀𝑜 A) VVV B) VVF C) VFV D) FVV E) FFF 44. Respecto a las OEM señale verdadero (V) o falso (F) según corresponda a las siguientes proposiciones: I. En todo instante y en cualquier posición se cumple que B = v.E, donde v es la rapidez de propagación de la OEM y, E y B son las magnitu des de los campos eléctrico y magnéticos en dicho instante. II. La dirección de propagación es paralela al producto E × B . III. Dado que E y B son siempre perpendicula- res, entonces, tienen una diferencia de fase de 90° A) VVF B) VFF C) FVF D) VVV E) FFF 45. Respecto a las (OEM), indique si las propo- siciones son verdaderas (V) o falsas (F): I. Se dice que son de naturaleza transversal porque el campo eléctrico es perpendicular al campo magnético. II. Se propagan en cualquier medio transparen te con una rapidez de 3×108 m/s III. La energía que transporta el campo eléctri- co es mayor que la energía que transporta el campo magnético. A) VVV B) VFF C) FVF D) FFV E) FFF 46. La ecuación del campo eléctrico de una OEM (en unidades del S.I.) es: �⃗� = 30𝑠𝑒𝑛2𝜋(0,5𝑦 − 75 × 106𝑡)�̂� ¿Cuál es la ecuación de su campo magnético? en unidades del S.I. A) �⃗� = 45𝑠𝑒𝑛2𝜋(0,5𝑦 + 75 × 106𝑡)𝑗̂ B) �⃗� = 2 × 10−7𝑠𝑒𝑛2𝜋(0,5𝑦 − 75 × 106𝑡)𝑖 ̂ C) �⃗� = 2 × 10−7𝑐𝑜𝑠𝜋(0,5𝑥 + 75 × 106𝑡)𝑗̂ D) �⃗� = 45𝑐𝑜𝑠𝜋(0,5𝑧 + 75 × 106𝑡)𝑖̂ E) �⃗� = 2 × 10−6𝑠𝑒𝑛2𝜋(0,5𝑦 + 75 × 106𝑡)𝑗̂ 47. La ecuación del campo eléctrico de una OEM es: �⃗� = 6 × 104𝑠𝑒𝑛2𝜋(5 × 10−4𝑥 − 1,5 × 105𝑡)𝑗̂ con todas las unidades correspondientes en el SI. Si la OEM se propaga en el vacío. ¿Cuál será la ecuación de su campo magnético? en unida- des del S.I. A) �⃗� = 6 × 104𝑠𝑒𝑛2𝜋(𝑦/2000 − 1,5 × 105𝑡)𝑖̂ B) �⃗� = 6 × 104𝑠𝑒𝑛2𝜋(𝑥/2000 − 1,5 × 105𝑡)�̂� C) �⃗� = 2 × 10−4𝑠𝑒𝑛2𝜋(𝑥/2000 − 1,5 × 105𝑡)�̂� D) �⃗� = 2 × 10−4𝑠𝑒𝑛2𝜋(𝑦/2000 − 1,5 × 105𝑡)𝑖̂ E) �⃗� = 2 × 10−4𝑐𝑜𝑠2𝜋(𝑥/2000 − 1,5 × 105𝑡)�̂� 48. El campo eléctrico de una onda electromag- nética (OEM) es descrito por la ecuación: �⃗� = 0,5𝑠𝑒𝑛200𝜋(𝑥 − 225 × 106𝑡)𝑗̂ V/m Señale verdadero (V) o falso (F) según corres- ponda a las siguientes proposiciones: I. La onda se propaga en un medio de índice de refracción: n = 5/4 II. El vector B oscila en la dirección del eje Z. III. La longitud de onda de esta OEM cuando se propaga en el vacío es, aproximadamente, 13,3 mm. A) VVV B) FFV C) FVF D) VVF E) FVV CEPRE_2014-I 49. El vector campo magnético de una onda electromagnética está descrita por: �⃗� = 10−6𝑠𝑒𝑛𝜋(100𝑧 − 2 × 1010𝑡)𝑗̂ T Señale la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones: I. El vector campo eléctrico �⃗� está orientado a lo largo del eje coordenado x. II. La rapidez de propagación de la onda es 2 × 108 m/s. III. La longitud de esta onda cuando se propaga en el vacío es 30 mm. A) VVV B) VVF C) VFV D) FVF E) FFF CEPRE_2008-II 50. La componente eléctrica de una OEM está representada por: �⃗� = 0,3𝑠𝑒𝑛4𝜋(106𝑥 − 2 × 1014𝑡)𝑗 ̂ V/m Donde x está en metros y t en segundos, señale verdadero (V) o falso (F) según corresponda a las siguientes proposiciones: I. La OEM se propaga en el vacío II. La OEM pertenece al espectro visible. III. El sentido de propagación de la OEM es –î A) VVV B) VVF C) FVF D) FFV E) FVV CEPRE_2012-II
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