Problemario FISICA 4 -Electricidad y Magnestismo - Yael Castrejón

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83.1 * 
roblemario FISICA W 
OCompoYoel Cduoido 6IH 
9. Se tiene una esfera conductora aislada de 13 cm de radio. Por un alambre fluye una coriente de 1.0000020 A que entra a ella. Por otro alambre fluye una coriente de 
1.0000000 A que salc de ella. Cuánto tiempo le tomará 
a la esfera aumentar su potencial en 980 V? 
4 4d 
=i1.000o-1= 2-io 
13 Y-13 cm 13 m131o m 
ct? 80 v 
\dt-kadtdy 
P PR 
480. 131G. 
dt 7.07.105 
E70710 S 
11. Cerca de la Tiefta, la densidad de protones en el viento 
solar es de 8.70 cm y su ve'ocidad es de 470 km/s. (a) 
Encuentre la densidad de coriente de cstos protones. 
(b) Si el campo magnético de la Tierta no los desviara, los 
protones chocarlan con ella. Qué corrlente total recibiría 
la Tierra? 
Dp=8.70/c 
9-1402 x1o*c 
=nAVs 
aT 
J-6.7ho)( 4*01d»/s)(.coz0) 
JC. S510 
15. En los dos anillos de almacenamiento intersecantes de 
950 m de circunferencia en CERN, protones de 28.0 GeV 
de energla cinética forman haces de 30.0 A de coriente 
cada uno. () Halle la carga total portada por los protones 28.0 CeV, K 
en cada anillo. Asuma que los protones viajan a la veloci- 
dad de la luz. (b) De uno de los anillos un haz se desvía 
hacia un bloque de cobre de 43.5 kg. /A cuanto se eleva 
la temperatura del bloque? 
A 28 Gev4.481 10 
4.481o J- m 
4 
n2 214.481 i&) 
xom/s 
m-2.98 30 0: 950 
9-95 MC 
Casicjen Ocampo dael Edardo 
6IN 
. Un ser humano puede electrocutarse si una coriente tan 
pequeña como 50 mA pasa cerca del corazón. El electri- 
cista que trabaja con manos sridorosas hace un buen con 
tacto cuando sostiene dos conductores, uno en cada mano. 
Si la resistencia del electricista es de 1800 , euál podría 
ser el voltaje fatal? (Los electricistas suelen trabajar con 
ambres "vivos", llamados la fase.) 
V-RI 
S1I5OmA5o-1G° A 
R-18coa 
V1800So-10 qo 
AV90V 
25. Una oruga de 4.0 cm de longitud se artastra en la diteeción 
del movimiento de los electrones a lo largo de un alam-
bre de cobre desnudo de 5.2 mm de diámetro por el cual 
fluye una corriente de 12 A. (a) Encuentre la diferen- 
cia de potencial entre los dos extremos de la oruga. () 1Es 
su cola positiva o negativa con respecto a su cabeza? 
(c) Cuánto tiempo le podría tomar a la oruga arrastrarse 
1.0 cm y todavía mantenerse al mismo paso que los elec 
trones en el alambre? 
d-5.2 A12 A L116 n 
h=NP E41-107 Seabie 1.cao A Tr 2 ¢? 
M 
. 
31. Un cable eléctrico consta de 125 hilos de alambre fino, Y 382 G" 882V 
cada uno de los cuales tiene Lna resistencia de 2.65 42. 
Se aplica la misma diferencia de potencial entre los extre- 
mos de cada hilo y la corriente resultante total es de 
750 mA. (a) {Cual es la corriente en cada hilo? (b) .Cuál 
es la diferencia de potencial aplicada? (c) Cuál es la 
resistencia del cable7 
4.01 410 : 401Gmii 
V 382 V 
t4.016 min 
4.15 
V.BI 
y -l.&s 1oN6103)= 1.69 i 
V51.1o*| 
56 
R2.55 UC = 2.65 1a, 
7S0m 
A un civcuro coade . i7 sO odos Ios conle5 
mismo es' en d o 
Cher lo 6 bl v:15.1 nV 12 
) 21.2 nV 
Casteen Ocompo oel Cdwndo 
6IM 
34. Un bloque de forma sólida roctangular tiene un área de 
sección transversal de 3.50 cm', una longitud de 15.8 cm 
y una tesistencia de 935 Q. El material del que está hecho 
el bloque tiene 5.33 x 10" electrones de conducción por 
metro cibico. Se mantiene entre sus extremos una dife 
rencia de potencial de 35.8 V. (o) Calcule la coriente cn 
el bloque. (6) Suponiendo que la densidad de la coiente 
sea uniforme, /euál es su valor? Calcule (c) la velocidad 
de arrastre de los electrones de conducción y (d)el campo 
eléctrico en el bloque. 
a) i38.28 »A 
b) J.0o.8 *Im 
cVd1.28-Io /s 
d) 2.2C V. 
' 
:L=1S.8 cm 
. Y 93S 2. 
A s 0.03828 A A: 3.S cm2 a S.33Oe/m3 
un Junf ome 88.28 mA -
J3828 100.8 V 35. 8 V Vd 
Vd 
nA C 13.TN E)(5.33*l0)* 
1.28 0 nis 38.28Ñ* 
E 2.26 36. En la atmósfera inferior de la Tierra existen iones negati- 
vos y positivos, creados por elementos radiactivos en 
el suelo y en los tayos cósmicos del espacio. En cictta 
región, la intensidad del campo elécirico atmosférico es dc 
120 V/m,dirigida verticalmentehacia abajo. Debido a este 
campo, los iones con una sola carga positiva, 620 por cm, 
se dirigen hacia abajo, y los iones con una sola carga ne 
gativa, 550 por cm, se dirigen hacia arriba; véase la figura 
13. La conduetividad medida es de 2.70 * 10"/2 m. 
Calcule (a) la velocidad de arrastte de los iones, suponien- 
do que es la misma para los iones positivos y negativos, y 
(b) la densidad de la corriente. 
E-120 V/m aVd 
b) J-324-6"V 
G20 lemt 
Ss0fcmt 
: 2.3 10 m 
G20 SS0. np 
550 Ar c20i 
T Ed= 12o 2ri 32�1 
45. El radio portátil, 9.0 V y 7.5 W, de un estudiante se quedó 
encendido entre las 9:00 p.m. y las 3.00 a.m. Cuánta 
carea nasó Dor los conductores? 
yq V 18o0o 0 Ig KC 
P 7.5 
Vd dq 
y7.S ] Goo s i6200C dg -18 OCC 
s. 
Coshejcn Ocompo Jel Gluordo Coshjcn GIM 
46. Los fanales de un automóvil en movimiento consumen 
9.7 A del alternador de 12 V, el eual es impulsado porel 
motor. Suponga que el altemador tlene una esiciencia 
del 82% y calcule la potencia (caballos de potencia) qJue 
debe suministrar el molor para operar los fanales. 
P014 hr 
i9.7A V 12 
Si Pi-v 9.7 CA3- nly 
P 1164 w Necese pona onole 
si Pi 82 
f- 141. 1512 0.00131102_bp 
1 L PF 100 
P 0.19 hp 
-CAP 33 yael Costrej Oe 
9. La sección del circuito AB (véase la Fig. 19) absorbe . 
53.0 W de potencia cuando una corriente i- 1.20 A pasa 
por ella en la dirección indicada. () Halle la diferencia 
de potencial entre A y B. (b) Si el elemento C no tiene 
una resistencia interna, cuál es su fem? (¢) LCuál terminal 
es positiva, la derecha o la izquierda? 
7.86& 
R19.0 19.0 a 
ag S3 1.2 
1.2 
Rc -19 
1. a V-44FV 
. E 2(.369 V Req heo P hc e 11.60e 
cA8-) ez- Re, z 17.80 
17808 1.2: 21,301 gc5. -B* 
astuece uytseien 0umipo foed dior do GIM 
3. Cierta batería de 12 V de un automóvil tiene una carga 
inicial de 125 A h. Si se supone que el potencial entre las 
terminales permanece constante hasta que la batería 
se 
descarga por completo, /cuánto tiempo puede entregar 
energfa, a razón de 110 W? 
V- 12V 110W 
A 125 Ah 
4 V-i= P 
12 125- lI0 w 
I00(vA.h)= 110 u/ 
11. El motor de arranque de un automóvil gira lentamente y el mecánico tiene que decidir si reemplaza el motor, el v» 12Y cable o la batería. El manual del fabricante dice que la batería de 12 V no puede tener una resistencia nayor de 0.020 2, y el cable una resistencia no mayor de 0.040 2. El mecánico pone a funcionar cl motor y nide 11.4 V en las terminales de la batería, 3.0 V en el cable, y una coriente de 50 A. Quë pieza está defectuosa? 
R <020 a 
Coble O.0 
1.4 Bo 3 cos'c 
50 A 
. El cable pre>enlo 
Una vesislenco de 
11. y 
11. 
Ae0.YRe:OC o,012 
ZY 6.oG X 
0.06 ,mayor de 
la soliciada 
13. Una celda solar genera una diferencia de potencial de 0.10 V cuando un resistor de 500 Q se conecta en sus 
CM 
R15 00 n tetminales y una difetencia de polencial de 0.16 V cuando 
se sustituye por un resistor de 1000 2. 2Cuáles son (a) la resistencia interna y (b) la fem de la celda solar? (c) El área de la celda es de 5.0 cm'y la intensidad de la luz que incide 
es de 2.0 mW/cm'. Cuál es la eficiencia de la celda para convertir energía lumínica en cnergía interna en el resis- 
tor externo de 1000 27 
V10.fO y. 
V 0 IG v 
aVI.5 K 
blE400nV 
cl 0.2SA 
AR SC 
: V* VE- . 0.1 - (2104)V R 
V o.1G 6 (Ico '1} 
- Y (400*) G.06V v-1.5'ua. o2.0 5 I0o.u 
PrVip: lo.lcho 25 C^n v-)'= o.1 S i5 K -0.4V 
Custreon danpe lei CJe 33. 1Que coriente, en términos de 6 y R indicará el amperf metro A de la figura 27? Suponga que A tiene una resis- tencia nula. 
A 
2R 
Keq 3R 2R 
V1 
34. Cuando las luces de un automóvil se encienden, un ampe-rímelro en serie con ellas indica 10.0 Ay un voltimetro conectado entre ellas indica 12.0 v. Véase la figura 28 Cuando se pone en marcha el notor de attanque, la lectura cae a 8.00 A y las luces se acentúan. Si la resistencia interna de la batería es de 50.0 m2 y la del amperímetroes insignificante, jeuáles son (a) la fem de la bateria y (b) la corriente en el motor de arrancque cuando las luces están 
A - 10g V -12 
Se:baf ? 
Co Cle tngloy 
encendidas? 
12ntemuptor/ 
aE-12.SV 
ob Ts6 A 
Interruptor 
. 
Motor de 
arranquea Luces 
HO- 
V IR = S0mA OA = (00s-1c 
V 0.S U IE-i 0.0S-2-i2v8A =G 
ViE 0S12 V/=.n.sv I (1.2v 8 - 25V/as 
T 584 
31. Dos focos de alumbrado, uno de resistencia Ryel otro de 
resistencia R, (< R) están conectados (a) en paralelo y (b) 
en serie. Qué foco es mas brillante en cada caso0? 
&1 
Ra B brill cnod 
H 
Rr ballona 83 
wwJ 
Cus by 
45. En la figura 35 las resistencias del amperfmetro y del 
voltimetro son de 3.002y 300 N, tespectivamente. (a) Si 
R-85.0 , 1cuáles serán las lecturas en los medidores 
para las dos diferentes conexiones? (b) Qué lectura de 
resistencia R' sc calculará en cada caso? Considere que a 
6 12.0 Vy R,- 100 . 
Ocennp fo 
Rry 85 3 0G 55 30 
M O Sru: 
66. 3 a 
Ka3a R 00Da 
R 852 AO L w Ro 1 0o n 
Re66.23 +1O0 3 (a) 
-O 
0- 
Re. 169.23 a 
-9V 4.91 V 
A1 70.91A 
Ve 4.86. V 
A2 5S.23 mA 
he268.04 N 
V1E-i lka 1Ko)= 4.91 v (b) 
,G9. 3 
88 
A A tg = 0.71 mA 
-/ Ra 55.23 mA 
69.3 Bz 88n 
47. Si los puntos a yb de la figura 36 están conectados por 
un alambre de resistencia r, demuestre que la corricnte en 
el alambre es 
GIR,-R) 
R+2rXR, + R)+2R,R," 
donde 6 es la fem de la batería. Suponga que R, y R 
son iguales (R,- R, - R) y que R, es igual a cero. Es esta 
fömula consistente con el resultado del problema 467 
-Pi h)+Rsll3-1) 
RsA +12(B*» Rs), 
-0 0 
V-V2Vir = 0 
Rz ww 13A3,- {R»r B-)2 = Gc 
Rs Rr}z t {R 2r R.)1. - R (2, Ru, 
(5Ri3 ATA2R" w- R 
RslR Rs)Ral08")») 
eRs-R 
TR 2rNRs R) 2RaR