Ejercicios resueltos: Energía Potencial, Capacitancia, Resistores Serie y Paralelo y Kirchhoff. Fisica Universitaria SEARS • ZEMANSKY

ENERGÍA POTENCIAL

23.8. Se colocan tres cargas puntales 1.20 uC en La esquinas de un triángulo equilátero cuyos lados miden 0.500m de longitud. ¿Cuál es la energía potencial del sistema? (Considere la energía potencial de las tres cargas igual a cero cunado se encuentran separadas por un distancia infinita)

23.9. Una carga puntal q1= 4.00 nC está situada en el origen, y una segunda carga puntual q2=-3.00 nC está en el eje x en x=+20.0 cm. Una tercera carga puntual q3= 2.00 nC se coloca sobre el eje x entre q1 y q2 (Considere la energía potencial de las tres cargas igual a cero cuando estén separadas por una distancia infinita) a) ¿Cuál es la energía potencial del sistema de tres cargas si q3 se coloca en X=+10.0 cm? b) ¿Dónde debe situarse q3 para hacer q2ue la energía potencial del sistema de igual a cero?

23.14. Se colocan cargas puntuales idénticas q=+5.00 uC en las esquinas opuestas de un cuadrado. La longitud de cada lado del cuadrado es de 0.200m. Una carga puntual q0=-2.00 uC se sitúa en una de las esquinas vacías ¿Cuánto trabajo sobre q0 realiza la fuerza eléctrica?

 CAPACITANCIA

24.15. En la figura 24.25. Cada capacitor tiene C=4.00 uF y Vab=+28. V. Calcule a) la carga en cada capacitor, b) la diferencia de potencial a través de cada capacitor, c) la diferencia entre los puntos a y d.

24.16. En la figura 24.8ª. Sean C1=3.00 uF, C2=5.00 uF y Vab=+52.0V. Calcule a) la carga  en cada capacitor y b) la diferencia de potencial a través de cada capacitor.

24.22. En la figura 24.27 se ilustra un sistema de cuatro capacitores. Dónde la diferencia de Potencial a través de ab es 50.0 V. a) Determine la capacitancia equivalente de este sistema entre a a y b. b) ¿Cuánta carga se almacena en esta combinación de capacitores? c) ¡Cuánta carga se almacena en cada uno de los capacitores 10.0 uF y 90.0 uF?

RESISTORES SERIE Y PARALELO

26.6. Para el circuito que se presenta en la figura 26.40, los dos medidores son ideales, la batería no tiene resistencia interna apreciable y el amperímetro da un lectura de 1.25 A a) ¿Cual es la lectura del voltímetro? b) ¿Cuál es la fem E de la batería?

26.7. Para el circuito que se ilustra en la figura 26.41 Determine la lectura del amperímetro si la batería tiene una resistencia interna de 3.26 ohmios

26.13. En el circuito de la figura 26.44 cada resistor presenta una bombilla. Sea R1=R2=R3=R4= 4.50 ohmios y E=9.00 V. a) Calcule la corriente en cada bombilla b) Encuentre la potencia disipada por cada bombilla. ¿Cuál o cuáles de éstas es la más brillantes? c) Ahora se retira R4 del circuito y deja un hueco en el alambre en la posición en que estaban. Ahora ¿Cuál es la corriente en cada una de las bombillas restantes R1, R2 y R3? d) sin la bombilla R4. ¿Cuál es la potencia disipada en cada una de las bombillas restantes? e) Como resultado de la remoción de R4, ¿Cuál(es) bombilla(s) brilla(n) más? ¿Cuál(es) brilla(n) menos? Analice por qué hay diferentes efectos en las distintas bombillas.

KIRCHHOFF

26.14. Considere el circuito de la figura 26.45. La corriente a través del resistor de 6.00 ohmios es de 4.00 A en el sentido que se indica. ¿Cuáles son las corrientes a través de los resistores de 25.0 ohmios y 20.0 ohmios?

26.25 La batería de 10.00 V de la Figura 26.52. se retira del circuito y se vuelve a colocar con polaridad opuesta de manera que su terminal positiva esta junto al punto a. El resto del circuito queda como en la figura. Encuentre a) la corriente en cada ramal y b) la diferencia de potencial Vab del punto a con respecto al punto b.

Fenómenos Electromagnéticos

1.      ¿Cómo están dispuestas las líneas de campo magnético?

Las lineas de campo magnético estas dispuestas del polo positiva hacia el polo negativo o bien se puede decir que salen del polo norte del imán hacia el polo sur 

2.      ¿Qué elemento facilita la inducción de la corriente? 

El Elemento que facilita la inducción de la corriente es el imán que se mueve dentro de una bobina

3.      ¿Cuál es el principio de funcionamiento de un electroimán?

El principio del funcionamiento de un electroimán se vasa en suministrar corrientre eléctrica a travez de una bobonina con nucleó de hierro la cual producira un campo mágnetico que se transmitira al nueclo y se crea el eléctroimán 

4.      ¿Cómo se puede transformar el movimiento en energía eléctrica?

El movimiento se puede transformar en energia eléctrica gracias a la bobina que se encuentra entre un campo magnetico y que al producicirse el movimiento y por la fuerza del compo logran moverse los electrones y producir esta energía eléctria

5.      ¿Qué elementos deben interactuar para producir el giro en un motor eléctrico?

•      Los elementos que deben interactuar para el producir el giro en un motor eléctrico son:
•      bobina electroíman rotor
•      imán natural estator o bien un electroíman rotor
•      y la corriente eléctrica

6.      ¿Cómo se puede sustituir el imán natural en un motor eléctrico?

Se puede sustituir un imán natural en un motor eléctrico con un eléctroiman 

Informe de práctica de física 5 aplicaciónes del eléctromagnetismo

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Informe de práctica de física 4 puente de wheaston

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Informe de práctica de física 3 ley de ohm

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Informe de práctica de física 2 campo eléctrico

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Informe de práctica de física 1 eléctrización

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Campo Eléctrico y Carga Eléctrica Física universitaria vol.2 12a Edición Zemansky

21.2) Los relámpagos ocurren cuando hay un flujo de carga eléctrica (sobre todo electrones) entre el suelo y los cumulonimbos (nubes de tormenta). La tasa máxima de flujo de carga enun relámpago es alrededor de 20.000C/s; esto dura 100µs o menos. ¿Cuántos electrones fluyen en dicho periodo?

$$q=V.T\\ q=20000C/s\quad *\quad { 1\times 10 }^{ -4 }s\\ q=2C$$

$$2C=\frac { 1e }{ { 1.6\times 10 }^{ -19 } } \\ \\ e={ 1.25\times 10 }^{ 19 }e$$

21.4) Partículas en un anillo de oro. Usted tiene un anillo de oro puro (24kilates) con masa de 17.7g. El oro tiene masa atómica de 197g/mol y un número atómico de 79. a) ¿Cuántos protones hay en el anillo y cuál es su carga positiva? b) Si el anillo no tiene carga neta. ¿Cuántos electronos hay en él?

$$Nmol=\quad \frac { 17.7g }{ 197\quad g/mol } =0.0898\quad mol\\ \\ 0.0898mol\ast \frac { { 6.022\times 10 }^{ 23 }atm }{ 1mol } ={ 5.40596\times 10 }^{ 22 }atm\quad Au $$

a)  número de protónes es igual al número atómico por el número de átomos de oro 

$$Np=Na\ast NatmAu=79\ast { 5.40596\times 10 }^{ 22 }atm\quad Au=\quad { 4.27\times 10 }^{ 24 }p$$

b)  $$q=Np\ast e={ 4.27\times 10 }^{ 24 }p\ast { 1.60\times 10 }^{ -19 }$$

El número de protones es igual al número de electrones

$$Ne=Np={ 4.27\times 10 }^{ 24 }p$$

21.6) Dos esferas pequeñas separadas por una distancia de 20cm tienen cargas iguales. ¿Cuántos electrones excedentes debe haber en cada esfera, si la magnitud de la fuerza de repulsión entre ellas es de 4.57x10E-23N

$$\\ F=\frac { K({ q }_{ 1 }{ q }_{ 2 }) }{ { r }^{ 2 } } \\ { 4.57\times 10 }^{ -23 }N=\frac { { 9\times 10 }^{ 9 }N{ { m }^{ 2 }/{ C }^{ 2 } } ({ q }^{ 2 }) }{ { (0.2m) }^{ 2 } } \\ \\ { q }^{ 2 }=\frac { { (0.2m) }^{ 2 }{ 4.57\times 10 }^{ -23 }N }{ { 9\times 10 }^{ 9 }N { { m }^{ 2 }/ { C }^{ 2 } }  } =\quad { 2.03\times 10 }^{ -34 }\\ \\ q=\sqrt { { 2.03\times 10 }^{ -34 } } ={ 1.425\times 10 }^{ -17 }\\ \\ electrones\quad exedentes=\frac { q }{ e } =\frac { { 1.425\times 10 }^{ -17 } }{ { 1.60\times 10 }^{ -19 } }=89.0625e $$ 

21.8) Dos esferas pequeñas de aluminio tienen cada una, una masa de 0.0250kg y están separadas una distancia de 15cm. La fuerza de repulsión  entre ellas tiene una magnitud de 0.220N ¿Cuál es la carga en cada esfera? (la masa atómica del aluminio es 26.982) b) ¿Cuántos electrones tendrían que retirarse de una esfera ellas con magnitud de 1.00x10E4 N (aproximadamente 1 tonelada)? Suponga que las esferas son cargas puntuales. c) ¿Qué fracción de todos los electrones en cada esfera representa esto? 

a) $$mol\quad de\quad aluminio=\frac { 25g }{ 26.982g/mol }
 =0.92654\quad mol\\ número\quad de\quad átomos\quad de\quad alunimio=0.92654\quad mol*\frac { 6.022{ \times 10 }^{ 23 }atm }{ 1mol } )\\ número\quad de\quad átomos\quad de\quad alunimio
={ 5.58\times 10 }^{ 23 }atm\quad Al\\ Np=Ne=número\quad atómicon\quad *\quad número\quad de\quad átomos\quad de\quad aluminio=13*{ 5.58\times 10 }^{ 23 }\\ \\={ 7.25\times 10 }^{ 24 }\quad$$ 

b) $$F=\frac { K({ q }_{ 1 }{ q }_{ 2 }) }{ { r }^{ 2 } } \\ \\ { q }^{ 2 }=\frac { { (0.8m) }^{ 2 }{ 1\times 10 }^{ 4 }N }{ { 9\times 10 }^{ 9 }N{ { m }^{ 2 }/{ C }^{ 2 } } } =\quad { 7.11\times 10 }^{ -7 }\\ \\ q=\sqrt { \quad { 7.11\times 10 }^{ -7 } } ={ 8.43\times 10 }^{ -4 }\\ \\ número\quad de\quad electrones\quad por\quad retirarse\\ \\ ne=\frac { q }{ e } =\frac { { 8.43\times 10 }^{ -4 } }{ { 1.6\times 10 }^{ -19 } } ={ 5.268\times 10 }^{ 15 }\\ $$

c)  $$e=\frac { q }{ e } =\frac { { 8.43\times 10 }^{ -4 } }{ { 1.6\times 10 }^{ -19 } } ={ 5.268\times 10 }^{ 15 }\\ \\ n\backprime e=\quad \frac { { 5.268\times 10 }^{ 15 } }{ { 7.25\times 10 }^{ 24 } } ={ 7.27\times 10 }^{ -10 }$$

Física y Laboratorio III Lección Primer Parcial may/sep 2016

1.     Lea, Analice y señale la respuesta correcta.(1.5 puntos)

Indique cuál de los literales NO pertenece al siguiente enunciado. "La fuerza existente entre dos cargas eléctricas depende". 

a)     Del signo de las cargas

b)    De la magnitud de las cargas

c)     De la distancia de las cargas 

2.     Lea, Analice y señale la respuesta correcta.(1.5 puntos)

Indique cuál de los siguientes es el incorrecto:

a)     La magnitud de la fuerza eléctrica es directamente proporcional al producto de las cargas

b)    Una carga positiva y  otra negativa se van a repeler debido al signo de las cargas

c)     La magnitud del campo eléctrico es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que existe entre la carga y el punto de referencia

d)    Cuando un cuerpo está cargado eléctricamente de forma negativa hay una deficiencia de electrones.

3.     Resuelva el siguiente ejercicio y señale la respuesta correcta. (3.5 puntos)

Un carga negativa de -0.550 µC ejerce una fuerza hacia arriba de 0.200 N, sobre una carga desconocida que está a 0.300m directamente abajo ella.  a) ¿Cuál es la carga desconocida (magnitud y signo)? b) ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza que la carga desconocida ejerce sobre la carga de -0.550 µC?

a)
 $$F=\frac { K({ q }_{ 1 }*{ q }_{ 2 }) }{ { r }^{ 2 } } \\ { q }_{ 2 }=\frac { F{ r }^{ 2 } }{ K{ q }_{ 1 } } \\ { q }_{ 2 }=\frac { 0.200N{ (0.3m) }^{ 2 } }{ { 9\times 10 }^{ 9 }(-0.550{ \times 10 }^{ -6 }) } =-3.6{ \times 10 }^{ -6 }\\$$ 

b) 
$$F=\frac { K({ q }_{ 1 }\ast { q }_{ 2 }) }{ { r }^{ 2 } } =\frac { { 9\times 10 }^{ 9 }(0.550{ \times 10 }^{ -6 }*3.6{ \times 10 }^{ -6 }) }{ { (0.3m) }^{ 2 } } =\\ F=0.2N\quad hacia\quad abajo\quad$$ 

4.     Resuelva el siguiente ejercicio y señale la respuesta correcta. (3.5 puntos)

Dos cargas puntuales están situadas sobre el eje x del modo siguiente: la carga q1=+4.00 nC está en X=0.200 m, y  la cargaq2= +5.00 nC está en x=-0.300m ¿Cuáles son la magnitud y la dirección  de la fuerza total ejercida por estas dos cargas, sobre una carga puntual negativa q3=-6.00 nC que se halla en el origen? 


 




$${ F }_{ 23 }=\frac { K({ q }_{ 2 }\ast { q }_{ 3 }) }{ { r }^{ 2 } } =\frac { { 9\times 10 }^{ 9 }(5{ \times 10 }^{ -9 }*6{ \times 10 }^{ -9 }) }{ { (0.3m) }^{ 2 } } =\\ { F }_{ 23 }={ 3\times 10 }^{ -6 }N\quad \quad \\ { F }_{ 13 }=\frac { K({ q }_{ 1 }\ast { q }_{ 3 }) }{ { r }^{ 2 } } =\frac { { 9\times 10 }^{ 9 }(4{ \times 10 }^{ -9 }*6{ \times 10 }^{ -9 }) }{ { (0.2m) }^{ 2 } } =\\ { F }_{ 13 }={ 5.4\times 10 }^{ -6 }N\quad \quad \\ \\ { F }_{ T }={ F }_{ 13 }-{ F }_{ 23 }={ 5.4\times 10 }^{ -6 }N\quad -\quad { 3\times 10 }^{ -6 }N\quad =\\ { F }_{ T }={ 2.4\times 10 }^{ -6 }N\quad hacia\quad la\quad derecha\quad \\ $$

Física y Laboratoria III Proyecto Sistema de distrbución de energía

Sistema de distribución de energíax from chico universitario

Sistema de distribución de energía from chico universitario

Materiales semiconductores: concepto, tipo de semiconductores, elementos semiconductores, Aplicaciones dentro de la industria y como esto revoluciono la industria

Concepto

Materiales semiconductores: Estos materiales se comportan como aislantes a bajas temperaturas pero a temperaturas más altas se comportan como conductores. La razón de esto es que los electrones de valencia están ligeramente ligados a sus respectivos núcleos atómicos, pero no lo suficiente, pues al añadir energía elevando la temperatura son capaces de abandonar el átomo para circular por la red atómica del material. En cuanto un electrón abandona un átomo, en su lugar deja un hueco que puede ser ocupado por otro electrón que estaba circulando por la red. Los materiales semiconductores más conocidos son: Silicio (Si) y Germanio (Ge), los cuales poseen cuatro electrones de valencia en su último nivel.

Tipos de semiconductores

En los semiconductores hay dos tipos de portadores de corriente eléctrica: - Los electrones: con carga negativa - Los huecos con carga positiva. A los materiales semiconductores puros se les conoce como semiconductores intrínsecos.

Tipo P: En este caso se contamina el material semiconductor con átomos de valencia 3, como son Boro (B), Galio (Ga) o Indio (In). Si se introduce este átomo en el material, queda un hueco donde debería ir un electrón. Este hueco se mueve fácilmente por la estructura como si fuese un portador de carga positiva. En este caso, los huecos son portadores mayoritarios.

Tipo N: En este caso se contamina el material con átomos de valencia 5, como son Fósforo (P), Arsénico (As) o Antimonio (Sb). Al introducirlos, fuerzo al quinto electrón de este átomo a vagar por el material semiconductor, pues no encuentra un lugar estable en el que situarse. Al conjunto de estos electrones se les llama electrones mayoritarios.

Resumen: Los semiconductores tipo N tienen exceso de portadores de carga negativos (electrones) y los semiconductores tipo P tienen exceso de portadores de carga positiva (huecos).

Elementos semiconductores 

Usos y aplicaciones dentro de la industria

Se han desarrollado muchos dispositivos electrónicos utilizando las propiedades de transporte de los semiconductores; el uso de semiconductores en la industria electrónica ha aumentado de forma importante. Así, veremos algunas de las más importantes:
Transistores
Aplicaciones para diodos  
Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido
Aplicaciones
un transistor se puede usar como interruptor o como amplificador. El transistor de unión bipolar (BJT), se suele utilizar en unidades de procesamiento central de computadoras por su rápida respuesta a la conmutación
utilizado frecuentemente para almacenar información en la memoria de los ordenadores. El transistor de efecto de campo (FET), se comporta de forma algo distinta a los de unión bipolar.

Como revoluciono la industria

A partir de la década de 1995 los semiconductores conocidos también como dispositivos de estado solido remplazaron los tubos electrónicos de la industria. por la reducción de tamaño energía y costo, una mayor durabilidad y con fiabilidad. Los semiconductores significaron un cambio revolucionario en telecomunicaciones, la computación el almacenamiento de información, etc.

https://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2008/04/materiales-semiconductores.pdf

http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_3.htm

https://prezi.com/mjkwmwpmplgp/aplicaciones-de-los-semiconductores/