Actividad 6

 

………………………… 

Nombre de la materia  

Física Física   Nombre de la Licenciatura

XXXX  Ing industrial XXXX 

 

Nombre del alumno 

Mario gonzalez hernandez XXXX  XXXX  Matrícula 

010210337XXXX  010210337XXXX  Nombre de la Tarea  Unidad # 

Unidad 5 Electricidad Nombre del Profesor 

XXXX XXXX   Fecha 

XXXX

 

Unidad 5. Electricidad Física

  Nuestra gloria más grande no consiste en no haberse caído nunca, sino en haberse levantado después de cada caída.”   Confucio   Confucio “

ACTIVIDAD 6 Objetivos:



 

Aplicar los conceptos de electricidad y las leyes que determinan el flujo de corriente.

 Instrucciones: Después de revisar los videos y los recursos siguientes debes desarrollar d esarrollar la actividad 6.

Video Revisa los 3 videos del Prof. Víctor Alejandro García de la UTEL en donde ejemplifica y explica detalladamente la solución de problemas respecto al tema de electricidad.

Lectura Termodinámica (Tippens, trad. Ramírez, 1992). Este documento fue elaborado a partir del libro de Tippens, por el área de diseño instruccional de la UTEL. En éste encontrarás los temas: calor y trabajo, función de la energía interna, primera y segunda ley de la termodinámica, así como los procesos adiabáticos, isocóricos, isotérmicos, entre otros.

Adicionalmente se te proporciona un formulario con las fórmulas que necesitas para la realización de la tarea.

2

 

Unidad 5. Electricidad Física

  ¿Cómo entregar nuestra tarea? Descargar la actividad en Word y responder directamente en el documento. -Imprimir la actividad para escribir las respuestas y enviar la foto o escaneo correspondiente. correspondiente. -Colocar su respuesta con fotos de lo realizado (ejercicio por ejercicio, etcétera).

Forma de evaluación: Criterio

Ponderación

Presentación

10%

Valor de los ejercicios

90%

1.1: (Valor 3.0 punto) 2.1: (Valor 3.0 punto) 3.1: (Valor 3.0 punto)

Desarrollo de la actividad:

3

 

Unidad 5. Electricidad Física

  1.  Ejemplo: Ley de Coulomb Dos cargas puntuales iguales y positivas

q = q = 3.0 μCμC están localizadas en x = 0, y = 0.4 m y en

x = 0, y = -0.4 m, respectivamente. Determina: ¿Cuál es la magnitud y la dirección de la fuerza eléctrica total (neta) que estas dos cargas ejercen sobre una tercera carga puntual, con Q = 5.0

μC en x = 0.5 m, y = 0?

Agrupamos los datos. q1= 3.0 μC= 3.0*10-6 C q2= 3.0 μC= 3.0*10-6 C Q= 5.0 μC= 5.0*10-6 C

r= 0.64 m Ry= 0.4 m

4

 

Unidad 5. Electricidad Física

  Rx= 0.5 m 

 

Debemos calcular las fuerzas que cada carga ejerce sobre

  y después obtener la suma

vectorial de las fuerzas. 

   

 



La forma de calcular las fuerzas que  y  ejercen sobre  consiste en usar sus componentes. Recuerda que debemos trabajar en unidades del SI

Ley de Coulomb para fuerza entre cargas puntuales.

 =    

Donde

=910 / 

   3x10−C5x10 − C  15x10−C Nm 5x10 q Q Nm    F = K r =9x10 C   0.64m =9x10 C   0.4096m    =9x10 NmC 36.6211x10− mC  = 0.3295 32958989 N  F =0.329589 N  Sustituimos valores en X para q :     =  cos 295890.0.78125 8125 = 0.2575 2575   cos  =  cos=  =0.329589  .. = 0.329589 X para q = 0.22575 575 N  Sustituimos valores en Y para q :    =  sin =  sin=  =0.329589  .. = 0.329589 295890.0.625 25 = 0.2059 2059     Sustituimos los valores e para obtener

o

 

o

 

o

Y para qSustituimos = 0.2059 059 N  valores en X para q:  

o

    =  cos 295890.0.78125 8125 = 0.2575 2575   cos  =  cos=  =0.329589  0.0.654 = 0.329589 X para q = 0.22575 575   Sustituimos valores en Y para q  : 4 = 0.329589    =  sin =  sin=  =0.329589  0. 0.625 25 =0.2059   0.64 295890.  

o

 

Y para q =0.2059 

Sustituimos los valores obtenidos en las siguientes formulas.

5

 

Unidad 5. Electricidad Física

 

FQX=Fq + Fq = 0.22575 575 N + 0.22575 575 N = 0.551515 N  FQY=Fq + Fq = 0.22059 059 N + 0.0.22059 059 N= N = 0   

∑ FQ = FQX + FQY = 0.515 N + 0 = . .  Ejercicio: (Valor 3.0 punto)

q = 8μC y q =12μC

1.1. Dos cargas 1.1.  están separadas por una distancia d de 120 mm en el aire. ¿Cuál es la fuerza resultante sobre una tercera carga  colocada en el punto medio de la distancia entre las otras dos cargas?

q = 4μC

6

 

Unidad 5. Electricidad Física

 

2.  Ejemplo : Ley de Gauss Consideremos una esfera hueca de pared delgada y radio de 0.3 m que tiene una cantidad desconocida de carga uniformemente distribuida en su superficie. El campo eléctrico apunta directamente hacia el centro de la esfera con una magnitud de , a una distancia de 0.4 m desde el centro de la l a esfera. ¿Cuánta carga hay en la esfera? Y ¿cuál es la l a densidad superficial de la carga sobre la esfera?

1.9×10   N⁄C

∮⊥=  

Utilizaremos la ley de Gauss

Consideremos que la superficie gaussiana: esfera

4   →  á á 

Combinando ambas ecuaciones.

4 =   Despejamos q.

 = 4  Donde por ser una superficie radial la solución lleva signo negativo.

=4  = Agrupamos nuestros datos:

− C/Nm  εE=1.9x10  =8.85x10  N/C  rπ=3.1416 = 0.4 m    q=Eε4πr =1.9x10 C⁄Nm [.  (4 q=E (43.1416 416)0.4 mm]  ¿Cuánta carga hay en la esfera?

q=3.38∗10−C  7

 

Unidad 5. Electricidad Física

  Para el cálculo de la densidad superficial de la l a carga utilizaremos la fórmula:

 = 2α  Donde  es la densidad superficial, recuerda que esta fórmula aplica para cualquier superficie gaussiana. Despejando tenemos:

∝= E (2   Sustituyendo los valores ya conocidos de

∝= 1.9x10 N/C (8.85x10−C/Nm  La densidad superficial de la carga es

E=1.9x10 N/C y ε =8.85x10−C/Nm, tenemos:

∝=1.6815x10  C/m   9

2

Ejercicio: (Valor 3.0 punto) 2.1. El campo eléctrico justo sobre la superficie del cilindro cargado de una máquina fotocopiadora tiene una magnitud E de  ¿Cuál es la densidad superficial de la carga sobre el cilindro si éste es un conductor?

2.3  10   ⁄

8

 

Unidad 5. Electricidad Física

 

3.  Ejemplo : Ley de Ohm En un calentador eléctrico existe una diferencia de potencial, p otencial, entre sus terminales, de 100 V cuando la corriente es de 6.5 A. Si requerimos conocer la corriente cuando la tensión (voltaje) aumenta a 125 V. Nota: para los incisos B y C considera un tiempo ti empo igual a 1 hora. A.  ¿Cuál es el valor de tal corriente? B.  ¿Cuánto calor genera en Joules el calentador eléctrico, inicialmente? C.  ¿Cuánto calor genera en Joules el calentador eléctrico, eléctrico, con el aumento de tensión (a 125 V)? a)  ¿Cuál es el valor de tal corriente? Agrupamos datos    

 ==61.500 

 

Primero hay que obtener la resistencia del calentador

Utilizaremos la Ley de Ohm Sustituimos valores.

 =    →   =   9

 

Unidad 5. Electricidad Física

 

V =15.38 Ω  R = VI = 100 6.5 A De tal manera que con esta resistencia obtenemos la intensidad cuando

    I =  = . = 8.1122 A

V = 125 V.

b)  ¿Cuánto calor genera en Joules el calentador eléctrico, inicialmente? Agrupamos datos      

==6.155.38   = 1 ℎ.= 3600 

 =     =   = 6.5 15.38  =42.25 =42.2515.38  = 649 649..80505  Utilizaremos la fórmula de Trabajo    =  T= P t= 649.805 watts watts 3600 3600 ss =2339298 Joules 

Utilizaremos la fórmula de la Potencia

c)  ¿Cuánto calor genera en Joules el calentador eléctrico, con el aumento de tensión (a 125 V)? Datos

==8.1152.38     = 1 ℎ.= 3600   Utilizaremos la fórmula de Potencia  =      =   = 8.12 15.38  =65.9344 34415.38  = 101 1014.4.071   Utilizaremos la fórmula de Trabajo  =    T =P t= 1014.071 watts watts 3600 3600 ss =3650655.6 Joules  Ejercicio: (Valor 3.0 punto)

300 Ω

3.1. Una corriente de 6A fluye 3.1. Una fl uye a través de una resistencia de  durante 1 hora. ¿Cuál es la la potencia disipada? ¿Cuánto calor se genera expresado en joules?

1

0  

Unidad 5. Electricidad Física

 

1