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FISICA II

PAGE 1Fis-Mat. Gilberto Hernndez Estrada

FISICA II

TAREA 1: CONTESTA EL CUESTIONARIO DE FENMENOS ONDULATORIOS CON LA PARTE PICTOGRFICA Y MATEMTICA:

1) En que consiste el movimiento ondulatorio?

2) Cules son las ondas mecnicas?

3) Defina a las ondas transversales

4) Cmo se define a las ondas longitudinales?

5) A qu se le llama densidad lineal?

6) Qu es una longitud de onda?

7) A que se le llama perodo?

8) Cmo se define la frecuencia?

9) Cundo se dice que dos ondas se encuentran en fase?

10) Cmo se calcula la energa de propagacin de una onda transversal?

11) Qu representa la rapidez de la propagacin de la energa por una cuerda?

12) Explica en qu consiste el principio de superposicin

13) A qu se le llama interferencia constructiva?

14) Qu es una onda estacionaria? Y en qu consiste la ms sencilla?

15) Dibuja el modo fundamental de oscilacin de una onda estacionaria?

16) Cules son las longitudes de onda y las frecuencias caractersticas de vibracin de una onda estacionaria?

17) Cul es la frecuencia fundamental en una onda estacionaria?

18) A qu se le llama sobretono?

19) Escribe la relacin de la serie armnica

20) A qu frecuencia corresponde el primer sobretono? Y A que armnica corresponde?

21) A qu frecuencia corresponde el segundo sobretono? Y A que armnica corresponde?

22) Qu es el sonido?

23) Cmo se encuentra la rapidez del sonido en otros medios?

24) Cmo se define un tubo cerrado?, Cules son sus frecuencias caractersticas? Y Cules son sus frecuencias caractersticas?

25) Cul es el sonido audible?

26) Cules son las ondas ultrasnicas?

27) Cules son las ondas infrasnicas?

28) Cmo se define la intensidad del sonido?

29) Cul es el umbral de audicin y Cul es el del dolor?

30) Qu es un decibel?

31) Explica en qu consiste el efecto doppler? Y escribe su relacin general

32) A que se le llama resonancia?

33) A que se le llama difraccin?

34) A que se le llama refraccin?

35) Excribe 15 ejemplos en donde se apliquen los fenmenos ondulatorios

Aprendizaje(1): El alumno:

1) IV .1 Ejemplificar situaciones donde se presentan fenmenos ondulatorios e identificar ondas transversales y longitudinales en medios mecnicos.

INTRODUCION: Para poder hablar de ejemplos de fenmenos ondulatorios iniciaremos por comprender que los fenmenos ondulatorios son los cambios en las ondas. Qu es una onda?

Una onda es la manera y forma que toma una perturbacin al propagarse o transmitirse la energa a travs de un medio material o en el vaco, sin que haya un desplazamiento de materia.

Una perturbacin? Es lo que provoca el desequilibrio de las partculas que se encuentran en reposo. El ejemplo mas comn es cuando soltamos una piedra sobre un recipiente con agua Qu observamos?

Dibujo 1

Observamos que se forman diferentes circunferencias todas con el mismo centro y que se van alejando hacia la orilla y esto quiere decir que la energa se propaga de manera concntrica. Por esta razn usted ha visto que algunos jvenes para sacar su pelota cuando se les va a un lago y no pueden meterse a nadar slo jala el agua con la mano hasta que se acerca la pelota haca el.

Las ondas las clasificaremos de manera general en ondas mecnicas y ondas electromagnticas.

Las ondas mecnicas: Son las que necesitan un medio material (elstico) para poderse propagar y los medios materiales mas comunes son el slido el lquido y el gaseoso. Las ondas mecnicas se clasifican en transversales y longitudinales.

Las ondas electromagnticas: son las que se propagan en el vaco.

Por medio del movimiento ondulatorio llega el sonido a los odos, la luz a los ojos y las seales electromagnticas a los radios y televisores.

Por movimiento ondulatorio se entiende la transferencia de energa de una fuente a un receptor distante, sin que se transfiera materia entre los dos puntos.

Existen un nmero muy grande de fenmenos que estn relacionados con el movimiento ondulatorio: vibraciones mecnicas de estructuras (como edificios, puentes, etc.), una ola en la superficie del agua, el sonido en el aire, la luz, las ondas de radio, etc.,

Ejemplos de ondas mecnicas: El sonido se propaga en el aire (El sonido no puede propagarse en el vaco),

Ejemplos de ondas electromagnticas: Las ondas luminosas, las seales electromagnticas los radios y televisores, : En el movimiento ondulatorio nuestro mayor inters es la propagacin de la energa a travs de diferentes medios provocada por una perturbacin. Existen ondas provocadas por el sonido, las ondas electromagnticas (luz, ondas de radio,), etc., y todas las ondas tienen diferentes aplicaciones, Por ejemplo3 has escuchado sobre un electrocardiograma?, o de un encefalograma?, te has hecho un ultrasonido?, Te has tomado una radiografa? Has tocado un instrumento musical?, has escuchado que los sismos son oscilatorios y trepidatorios?, conoces sobre la resonancia magntica?, sabas que los murcilagos a travs de su sonido se orientan para volar? Y que los submarinos por medio del sonido conocen la profundidad del mar o bien si hay obstculos con los que puedan chocar?, sabias que cuando ves la televisin y escuchas la radio es por medio de ondas electromagnticas por las cargas elctricas vibrantes de una antena?, que los satlites mandan su seal por medio de ondas?, sabas que en los hospitales hay un aparato que identifica sus signos vitales y que tiene mucha utilidad( osciloscopio), los telfonos celulares, las computadoras, etc., Con esto espero que te des cuenta que es muy importante saber sobre las ondas, que te contestes todas las interrogantes y que te preocupes por conocer todo lo que se investiga sobre las ondas y que te metas al mundo de la acstica, te recomiendo que leas la revista muy interesante ao XXI No.2 sin embargo el tema es tan bonito y tan ambicioso que slo tenemos que dedicar el 12.5% del curso del programa de fsica II. Y si no te interesa este tema slo preocpate primero por conocer las ondas mecnicas y su clasificacin (las ondas transversales y longitudinales), as, como lo bsico, es decir, las principales caractersticas de las ondas (Forma de la onda, amplitud, frecuencia, perodo, longitud de onda, velocidad de propagacin, energa de propagacin, la rapidez con la que se propaga la energa (potencia), cmo se reflejan, Cmo se refractan, Cmo interfieren? Cmo se difractan y cuando entran en resonancia? sin, olvidar cmo se mide la intensidad del sonido.

En esta Unidad slo abordaremos a las ondas mecnicas

Una onda transversal: Son aquellas en las que las vibraciones de las partculas Individuales del medio es perpendicular a la direccin de la

Propagacin de la onda.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Una onda longitudinal: Son aquellas en las que las vibraciones de las partculas individuales es paralela a la direccin de la propagacin de la onda.

TAREA (2): Realiza una resea y contesta las preguntas de la revista muy interesante ao XXI No.2 para entregar, y comentar dentro del aula (de la pag.3 a la pag.17)

Aprendizaje (2): El alumno:

2) IV .2 Identificar las caractersticas de las ondas: amplitud, frecuencia, longitud de onda y velocidad.CARACTERISTICAS DE UNA ONDA TRANSVERSAL SHAPE \* MERGEFORMAT


La longitud de onda , representa 3600 o lo que es lo mismo 2, equivalente a la distancia entre cresta y cresta o entre dos valles seguidos o bien la distancia de o de . CARACTERISTICAS DE UNA ONDA LONGITUDINAL

Considerando que el perodo (T ) es el tiempo que tarda un cuerpo en dar una vuelta completa. Vuelta = ciclo = revolucin = vibracin = circunferencia = Onda =

Por ejemplo Cul es el perodo aproximado de rotacin de la tierra?: 24 horas

Cul es el perodo aproximado de traslacin de la tierra : 365 das Cul es el perodo menstrual de una mujer?: 28 das

La unidad de medida del perodo en el SIU es el segundo (s).

La Frecuencia( f ): Es el nmero de ciclos que da un cuerpo en un segundo y la unidad de medida es el ciclo/seg.= Hertz(Hz).

La frecuencia se puede relacionar con el perodo de la siguiente manera: o bien ..Ec(1)Velocidad de propagacin de una onda (): Cuando una onda se transmite o se propaga recorre una distancia (= longitud) en un determinado tiempo(t), entonces la velocidad es

EMBED Equation.3 . En este tema consideraremos a la distancia recorrida por la longitud de onda () y queda ..Ec( 2 ) que es la que utilizaremos para encontrar la velocidad de propagacin de una onda en (m/s).Tambin se puede encontrar la velocidad de propagacin de una onda cuando se considera la masa (m) que existe en cierta longitud (densidad lineal ) y en estos casos es muy comn considerar la tensin o fuerza ( T=F) que existe en una cuerda, cordel o alambre.

..Ec(3)

Escribe en las lneas Cmo se define la densidad lineal:______________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

Aprendizaje (3): El alumno:

3) IV .3 Resolver problemas que involucran longitud de onda, frecuencia y velocidad de la misma.

TAREA (3): RESOLVER LA SIGUIENTE SERIE DE EJERCICIOS CON TODOS LOS PROCEDIMIENTOS

FISICA (Conceptos y aplicaciones)

Paul Tippens (sexta ediccin )

Mc Graw-HILL

CAPITULO 21 1) Una onda transversal tiene una longitud de onda de 30 cm y vibra con una frecuencia de 420 Hz. Cul es la rapidez de esta onda?

2) La Fig. muestra una onda transversal. Encuentre la amplitud, la longitud de onda, el perodo y la rapidez de la onda si sta tiene una frecuencia de 12 Hz.


3) Un alambre de metal de 500g tiene una longitud de 50 cm y est bajo una tensin de 80N. Cul es la rapidez de una onda transversal en ese alambre?

4) Una cuerda de 3m sometida a una tensin de 200N mantiene una velocidad de onda transversal de 172 m/s. Cul es la masa de la cuerda?

5) Qu tensin se requiere para producir una rapidez de onda de 12.0 m/s en una cuerda de 900g y 2m de longitud?

6) Qu frecuencia se requiere para que una cuerda vibre con una longitud de onda de 20 cm cuando est bajo una tensin de 200N? Suponga que la densidad lineal de la cuerda es de 0.008 Kg/m

7) Una cuerda Horizontal es sacudida hacia delante y atrs en uno de sus extremos mediante un dispositivo que completa 80 oscilaciones en 12 segundos. Cul es la rapidez de las ondas longitudinales si las condensaciones estn separadas por 15 cm a medida que la onda desciende por la cuerda?Aprendizaje (4): El alumno:

4) IV .4 Entender que las ondas transportan energa.

Todas las ondas al propagarse transportan energa en la direccin de su movimiento, por tal razn realizan un trabajo sin transportar materia. Por ejemplo al sintonizar una estacin de radio se atrapa la seal por medio de la frecuencia. sin alterar fsicamente el material a travs del cual se hace el transporte o transmisin ().

En el movimiento armnico simple(M.A.S) la energa mecnica se conserva . Por lo que tambin para una onda peridica ya que es un caso del M.A.S.

En el caso de una onda transversal peridica en una cuerda en el instante representado en la fig( )


en el punto a la partcula ha alcanzado su mxima amplitud, su velocidad es cero lo que indica que la energa cintica es cero, pero la energa potencial es mxima . En la posicin de equilibrio (en el punto b) la energa potencial es cero, pero ha alcanzado su mxima energa cintica. La partcula en la posicin c se encuentra a su mximo desplazamiento en la direccin negativa.

En el movimiento circular encontramos que la velocidad tangencial o lineal es , observando bien la figura inferior de la pgina 3 notaras que el radio de la circunferencia es igual a la amplitud (R=A), entonces .Ec(4) la que corresponde a la velocidad mxima en la posicin de equilibrio y en este punto tendremos que la energa mecnica para la onda es

.Ec(5)

Para encontrar la rapidez de propagacin de la energa por la cuerda (la potencia ) ..Ec(6) , t es el tiempo necesario para que la onda recorra la longitud , entonces

EMBED Equation.3

..Ec(6)

la potencia transmitida por las ondas, esto es la energa o capacidad de realizar trabajo por unidad de tiempo, es proporcional a la velocidad de propagacin de la onda, al cuadrado de la amplitud y al cuadrado de la frecuencia.

Las ondas que hemos mencionado tienen diferente naturaleza, diferentes velocidades, se propagan de diferente manera, pero todas presentan una caracterstica comn: Transportan energa. Si tu tienes la oportunidad de subirte a un bote y te quedas detenido en el mar notars que las ondas pasan, pero el bote solo se mueve subiendo y bajando en forma perpendicular al movimiento de las ondas. Esto se debe a que las ondas transportan energa y no materia.

TAREA 4: CONTESTA LOS SIGUIENTES EJERCICIOS8) Una cuerda de 80 g tiene una longitud de 40m y vibra con una frecuencia de 8 Hz. Y una amplitud de 4cm. Encuentre la energa por unidad de longitud que pasa a lo largo de la cuerda?

9) Una cuerda de 300g tiene 2.5 m de longitud y vibra con una amplitud de 8.00 mm. La tensin en la cuerda es de 46N. Cul debe ser la frecuencia de las ondas para que la potencia sea de 90.0 Watts

Aprendizaje(5): El alumno:

5) IV .5 Describir con ejemplos, tomados de la vida cotidiana, los fenmenos de: reflexin, refraccin, interferencia, difraccin y resonancia de las ondas mecnicas.

Reflexin: Todas las ondas al llegar a un medio parte de ellas se relejan y parte de ellas se refractan

Por ejemplo cuando se manda una seal en una radiodifusora es por medio de ondas, razn por la que has escuchado la palabra mega hertz de amplitud modulada, con esto se te indica la frecuencia y la longitud de onda y dependiendo de la temperatura y la distancia a la que te encuentres podrs escuchar de manera agradable, pero tambin influye los obstculos como el aire, el agua, los rboles, etc., el eco y si has observado hay ocasiones en que se escucha mucho mejor, o bien que se escucha mas fuerte y claro, pues esto se debe a que pudo ver existido una interferencia de ondas, o que las ondas entraron en resonancia. Tambin existe el fenmeno cuando vas de viaje y al cruzar algunos puentes deja de escucharse la radio, o que existe mucha interferencia que se va casi la seal o que no se entiende nada.

Otro ejemplo es cuando escuchas un concierto, al juntar las ondas de todos los instrumentos escuchas una sensacin agradable que deseas que nadie interrumpa tosiendo y mucho menos hablando. Aqu las ondas se reflejan, se refractan, existe interferencia, difraccin y resonancia. Por esta razn es muy importante los acabados del auditorio para que tenga buena acstica y para esto existen los Ingenieros de sonido.

TAREA (5):

Te dejo como una actividad a realizar que escribas lo que sucede con los fenmenos de reflexin, refraccin, interferencia, difraccin y resonancia de las ondas cuando se manda una seal por cable, satlite, televisin, etc.,

Primero escribe lo que entiendas de la parte conceptual de tres libros y no olvidar agregar dibujos que representen la parte conceptual (Para entregar).

TAREA (6): Realiza un buen comentario por escrito sobre la aplicacin de la fsica en la prevencin de terremotos, maremotos, tornados y resonancia. Mediante ejemplos con dibujos, fotografas, videos, filmaciones, etc., para entregar y exponer al grupo, puedes ayudarte con mapas conceptuales, mapas mentales, diagramas de flujo, etc., es el cierre de la primer parte de la UNIDAD.

ONDA ESTACIONARIA

Cuando una cuerda fija en ambos extremos se pone a vibrar, los trenes de onda incidente y reflejado viajan en direcciones opuestas, con una misma longitud de onda.

La onda estacionaria ms sencilla se presenta cuando la longitud de onda de las ondas incidentes y reflejadas son equivalentes al doble de la longitud de la cuerda. La onda estacionaria consiste en un vientre como se muestra en la fig( ).


Este patrn de vibracin se conoce como el modo fundamental de oscilacin y corresponde a la mxima longitud de onda ( ). Los modos superiores de oscilacin se producirn para longitudes de onda cada vez ms cortas. SHAPE \* MERGEFORMAT

Para encontrar las frecuencias caractersticas debemos utilizar v= ; despejando la queda

==

La frecuencia fundamental en una onda estacionaria corresponde cuando Ec(9)

Entonces la relacin de la serie armnica es ; n= 1,2,3,Ec(10)

El primer sobretono corresponde a la segunda armnica, es decir, para y corresponde a la ; entonces el segundo sobretono corresponde para y corresponde a la tercera armnica.

TAREA (7): RESUELVE LOS PROBLEMAS SOBRE ONDAS TRANSVERSALES DE: FISICA (Conceptos y aplicaciones); Paul Tippens (sexta ediccin ); Mc Graw-HILL, Sin olvidar la parte conceptual pictogrfica y matemtica.CAPITULO 21: FORMULARIO

10) Si la frecuencia fundamental de una onda es de 330 Hz. Cul es la frecuencia de su quinta armnica y la de su segundo sobretodo?11) Una cuerda de 10 g y 4 m de longitud tiene una tensin de 64N.Cul es la frecuencia de su modo de vibracin fundamental?Cules son las frecuencias del primero y segundo sobretodo?

12) Una cuerda de 0.500 g tiene 4.3 m de longitud y soporta una tensin de 300 N. Est fija en ambos extremos y vibra en tres segmentos, Cul es la frecuencia de las ondas estacionarias?

13) Un alambre de 120 g. fijo por ambos extremos tiene 8 m de longitud y soporta una tensin de 100 N. Cul es la longitud de onda ms grande posible para una onda estacionaria? Cul es su frecuencia?

14) Cul es la rapidez de una onda transversal en una cuerda de 2.00 m de longitud y 80 g de masa que soporta una tensin de 400 N?

15) Una cuerda de una guitarra elctrica baja de 750 mm de longitud se estira con la fuerza suficiente para producir una vibracin fundamental de 220 Hz. Cul es la velocidad de las ondas transversales en esta cuerda?

16) Un alambre de tensor de acero para sostener un poste tiene 18.9 m de longitud y 9.5 mm de dimetro. Su densidad lineal es de 0.474 Kg/m. Cuando se golpea con un martillo uno de sus extremos, el impulso regresa en 0.3 s. Cul es la tensin del alambre?

17) Las ondas transversales tienen una rapidez de 20 m/s en una cuerda sometida a una tensin de 8 N. Qu tensin se requiere para impartir a una onda una rapidez de 30 m/s en la misma cuerda?

18) Una fuente de potencia de 2 mW genera ondas en una cuerda A y otra fuente de poder genera ondas en una cuerda idntica B. Las ondas de ambas cuerdas son de la misma frecuencia f y velocidad v. Si la amplitud en la cuerda B es el doble de la que corresponde a la cuerda A, Qu potencia se ha suministrado a la cuerda B?

19) Un oscilador variable permite que un estudiante ajuste en el laboratorio la frecuencia de una fuente para producir ondas estacionarias en una cuerda que vibra. Un tramo de 1.2 m de cuerda ( = 0.400g/m) se somete a una tensin de 200N. Qu frecuencia se requiere para producir tres antinodos estacionarios en la cuerda que vibra? Cul es la frecuencia fundamental? Qu frecuencia producir cinco antinodos?

CAPITULO 22:( SONIDO) FISICA (Conceptos y aplicaciones); Paul Tippens (sexta ediccin ); Mc Graw-HILL, Sin olvidar la parte conceptual pictogrfica y matemtica.FORMULARIO:SOLIDOS: varilla; slido extendido

Y= Mdulo de Young(N/m)

(Kg/m)

B= Mdulo Volumtrico

S = Mdulo de corteFLUIDOS: ; B=P ,

R= Constante universal de los gases 8.31 J/molK;

= Constante adiabtica (1.4 para el aire y los gases diatmicos)

P = Es la presin del gas

T = Es la temperatura absoluta del gas (K)

M= Masa molecular del gas (Kg/mol)

(Watts/ m)

La intensidad del sonido apenas perceptible es del orden de

El rea de una esfera es de =

; Para efecto DopplerTAREA (8,9 y 10): Contesta los problemas que van quedando sin resolver por el profesor y entregar para la siguiente clase con todos los procedimientos.20) El modulo de Young para el acero es 2.07xPa y su densidad es de 7800 Kg/m. Calcule la rapidez del sonido en una varilla de acero.

21) Cul es la velocidad del sonido en el aire (M= 29 g/mol y =1.4) en un da en que la temperatura es de 30 C? Use la frmula de aproximacin para comprobar este resultado.

22) Si la frecuencia de las ondas del problema es 312 Hz, Cul es la longitud de onda? ( se ha medido en 3380 m/s la rapidez de las ondas longitudinales en una varilla de cierto metal cuya densidad es de 7850 Kg/m )23) Una onda sonora es enviada por un barco hasta el fondo del mar, donde se refleja y regresa. Si el viaje de ida y vuelta tarda 0.6 segundos A qu profundidad est el fondo del ocano? Considere que el mdulo volumtrico del agua de mar es 2. 07xPa y que su densidad es de 1030 Kg/m.

24) Halle la frecuencia fundamental y los tres primeros sobretonos para un tubo de 20 cm a 20 C si dicho tubo est cerrado en uno de sus extremos.

25) Qu longitud de onda de tubo abierto producir una frecuencia fundamental de 356 Hz a 20 C?

26) El segundo sobretodo de un tubo cerrado es de 1200 Hz a 20 C. Cul es la longitud del tubo?

27) Tenemos dos tubos de 3 m de longitud, uno abierto y otro cerrado. Compare la longitud de onda del cuarto sobretodo de cada tubo a 20 C

28) La intensidad de un sonido es 6x10W/m. Cul es el nivel de intensidad?

29) Cul es la intensidad de un sonido de 40 dB?

30) Calcule los niveles de intensidad para sonidos de 1x10W/m, 2x10W/m y 3x10W/m.

31) Una fuente sonora de 3.0 W se localiza a 6.5 m de un observador. Cules son las intensidades y el nivel de intensidad del sonido que se escucha a esta distancia?

32) *El nivel de intensidad a 6m de una fuente es de 80 dB. Cul es el nivel de intensidad a una distancia de 15.6 m de la misma fuente?

33) Un automvil hace sonar una bocina a 560 Hz mientras se desplaza con una rapidez de 15 m/s, primero aproximndose a un oyente estacionario y despus alejndose de l con la misma rapidez. Cul es son las frecuencias que escucha el oyente?

34) Un tren que avanza a 20 m/s hace sonar un silbato a 300 Hz al pasar junto a un observador estacionario. Cules son las frecuencias que oye el observador al pasar el tren?

35) Una ambulancia viaja haca el norte a 15 m/s. su sirena tiene una frecuencia de 600 Hz. En reposo. Un automvil avanza haca el sur a 20 m/s en direccin a la ambulancia. Qu frecuencias escucha el conductor del automvil antes y despus que su vehculo pasa junto a la ambulancia?

36) El silbato de un tren de 500 Hz es escuchado por un observador estacionario con una frecuencia de 475 Hz. Cul es la rapidez del tren? Se est moviendo haca el observador o se aleja de ste?

37) El haz de un sonar viaja en fluido una distancia de 200 m en 0.12 s. El mdulo volumtrico de elasticidad para el fluido es de 2600 Mpa. Cul es la densidad del fluido?

38) Una cuerda de 40 g y 2 m de longitud en tres lazadas. La tensin en la cuerda es de 270 N. Cul es la longitud de onda? Cul es la frecuencia?

39) Cul es la longitud de un tubo cerrado cuyas frecuencias de su segundo sobretodo es 900 Hz en un da en que la temperatura es de 20 C?

40) *Una varilla de acero de 60 cm est sujeta por un extremo como muestra la fig22-13. Dibuje la frecuencia fundamental y el primer sobretodo para estas condiciones de frontera. Cules son las longitudes de onda en cada caso?.( Revisa la respuesta del problema 20)41) La velocidad del sonido en una varilla de acero es 5060 m/s. Cul es la longitud de una varilla de acero montada como muestra la fig(2213) si la frecuencia fundamental de vibracin de la varilla es 3000 Hz?

42) Cierto altavoz tiene una abertura circular de 6 cm. de rea. La potencia radiada por este altavoz es 6x10W. Cul es el nivel de intensidad?

43) Cul es la diferencia en los niveles de intensidad (dB) para dos sonidos cuyas intensidades son 2x10W/m y 0.90 W/m?

44) Un silbato de juguete est fabricado con un trozo de caa de azcar de 8 cm de longitud. En rigor, es un tubo abierto desde la entrada de aire hasta el extremo opuesto. Suponga que ahora le hacemos un orificio en el punto medio para que sea posible abrir y cerrar el orificio con un dedo. Si la velocidad del sonido es 340m/s, Cules son las frecuencias fundamentales que es posible obtener abriendo y cerrando el orificio que hicimos en el centrote la caa? Cul es la frecuencia fundamental si el orificio del centro se cubre y el extremo final se tapa?

45) Cul es la diferencia en los niveles de intensidad de dos sonidos, uno de los cuales tiene el doble de intensidad que otro?

Muchas de las propiedades que se utilizan en las ondas mecnicas tambin son utilizadas por las ondas electromagnticas.UNIDAD II: FENMENOS ELECTROMAGNTICOS

TAREA 1: CONTESTA EL CUESTIONARIO DE FENMENOS ELECTROMAGNTICOS CON LA PARTE PICTOGRFICA Y MATEMTICA: CAPITULO 23, 24 (LA FUERZA ELECTRICA) : FISICA (Conceptos y aplicaciones); Paul Tippens (sexta ediccin ); Mc Graw-HILL, Sin olvidar la parte conceptual pictogrfica y matemtica.

1. Qu estudia la electrosttica?

2. Segn la teora atmica Qu forma tiene el esquema del tomo?

3. Cuntos tipos de carga existen? Y cules son sus caractersticas y propiedades de cada una de ellas?

4. Explica por qu un tomo se encuentra normalmente en estado neutro?

5. Qu nombre reciben los materiales que tiene la propiedad de transferir con facilidad los electrones y cules son sus caractersticas principales?

6. Escribe la configuracin electrnica del cobre, plata y oro

7. Escribe 5 ejemplos de aislantes o dielctricos y 5 ejemplos de semiconductores

8. Cundo se frota la barra de ebonita (plstico duro) con la piel Quin sede los electrones?

9. Cundo se frota una varilla de vidrio sobre un pao de seda Quin sede los electrones?

10. Qu es y para qu sirve? Un electroscopio y un pndulo elctrico?

11. Si la carga se puede transferir o conducir por friccin, contacto e induccin. Explica en que consiste cada una de ella.

12. Escribe el enunciado de la ley de las cargas

13. En qu consiste la ley de Coulomb? Y explica su formula

14. Qu es un Coulomb?

15. Cuntos electrones tiene un Coulomb?

16. En la resolucin de problemas Cul es el criterio a seguir con respecto a la direccin de la fuerza?

17. Defina campo elctrico? Y escriba su relacin matemtica

18. Explica la forma de relacionar el campo elctrico con la fuerza elctrica19. Explica mediante un diagrama a) Cul es la direccin del campo elctrico alrededor de una carga positiva, b) y Cul es la direccin del campo elctrico alrededor de una carga negativa.

20. dibuja el esquema de las lneas de campo elctrico alrededor de: a) Una carga positiva, b) Una carga negativa, c) de una carga positiva y una carga negativa juntas y d) de dos cargas juntas de igual carga.

21. Dibuja la direccin del campo elctrico alrededor de dos placas con cargas opuestas

22. Escribe el enunciado de la Ley de Gauss

23. Explica en qu consiste una superficie gaussiana

24. Define correctamente densidad de carga

25. Defina correctamente intensidad de corriente elctrica

26. Escribe el enunciado de la Ley de Ohm

27. Explica Cmo se define la potencia consumida o disipada?FORMULARIO

; si

EMBED Equation.3 o bien o que

y que

Se te recuerda que el trabajo es igual a la energa potencial

, , V = E.d

UNIDAD V: Fenmenos Electromagnticos

40 h

En esta unidad se conocern algunas de las aportaciones de Ampre, Faraday y J. C. Maxwell que son fundamentales en el desarrollo de la tecnologa actual. Los conceptos centrales de esta unidad son: carga, campo, potencial elctrico induccin electromagntica y las transformaciones entre la energa elctrica y otras energas. La estructura de la unidad propicia que los alumnos adquieran una visin integradora de los fenmenos electromagnticos. Los temas de la unidad tambin debern tratarse con un enfoque propuesto al inicio del programa.Al trmino de la unidad el alumno:

Reconocer las transformaciones de la energa elctrica, y su importancia en la vida cotidiana.

Conocer los elementos bsicos de la induccin electromagntica.

Comprender la fenomenologa de las ondas electromagnticas y diferentes aplicaciones.

Comprender la importancia de la transferencia de energa por va del campo electromagntico an en ausencia de un medio material.

Valorar la importancia del electromagnetismo en el desarrollo tecnolgico y su impacto en la sociedad.

APRENDIZAJES:

El alumno:

1. V .1) Reconocer a la carga elctrica como una propiedad de la materia, asociada a los protones y electrones, que determina otro tipo de interaccin fundamental diferente a la gravitacional.

2. V .2) Emplear el modelo atmico y el principio de conservacin de la carga para explicar un cuerpo elctricamente neutro y elctricamente cargado.

INTRODUCCION A LOS FENOMENOS ELECTROMAGNTICOS

Quizs en alguna ocasin te pusiste a pensar que todo lo que se ocupa en la vida cotidiana es fsica, desde que uno se levanta observa chispas al frotar la piel con las sabanas, al prender la luz, la radio-despertador, la cafetera, la regadera elctrica, al utilizar el extractor de jugo, el televisor, al revisar tu correo electrnico, al revisar el refrigerador, al utilizar la lavadora, la plancha, la licuadora, la secadora del cabello, ventiladores, horno de microondas y toda clase de aparatos que tengan motores en ello se aplica la electricidad y el magnetismo. Esto hace que se reflexiones que la fsica y la tecnologa buscan la comodidad para el ser humano.

Todo esto provoca la necesidad de conocer las teoras, los hechos y las causas de los fenmenos electromagnticos. Iniciaremos por conocer qu es la electricidad? es la parte de la fsica que se encarga de estudiar los fenmenos elctricos y algunos magnticos y la podemos definir como: La energa que se produce por el movimiento de electrones, comn mente llamada corriente elctrica a travs de un material

Electrn? Es una partcula que forma parte de los tomos y que posee una carga negativa.

Todos los cuerpos estn formados por tomos?Todo lo que se puede ver, sentir o usar es materia. La materia es todo lo que tiene peso y ocupe espacio. Puede encontrarse en estado slido, lquido o gaseoso, entonces la materia se encuentra constituida por elementos, por ejemplo el agua( que es un compuesto) se encuentra formada por hidrgeno y oxgeno.

La parte ms pequea, que podemos ver al microscopio, de una sustancia cualquiera est formada por millones de pequeas partculas que se llaman molculas.

Estas molculas, a su vez, estn formadas por uno o ms tomos, y stos contienen partculas an ms pequeas llamadas electrones, protones y neutrones.

Los tomos se pueden imaginar como sistema solares en miniatura. En su centro se encuentran los protones y los neutrones firmemente unidos formando el ncleo atmico. Alrededor de este ncleo, como si fuesen pequeos planetas girando alrededor del Sol, se encuentran los electrones.


PERSONAJES QUE CONTRIBUYERON AL ELECTROMAGNETISMO

Los primeros descubrimientos de fenmenos elctricos se realizaron en la antigua Grecia; Tales de Mileto observ que al frotar una piel de animal con un trozo de mbar, llamado lektrn, se manifestaba una fuerza extraa que atraa materiales livianos hacia el mbar. Hasta el ao 1600 Wlliam Gilbert estableci los principios de la electricidad, que ms adelante se utilizaron como base para desarrollar la pila elctrica (del italiano Alessandro Volta ( 1745-1832)), y para los estudios de electromagnetismo por Andr Marie mpere(1775-1836) y Faraday(1791-1867); ms tarde por el fsico escocs James Clerk Maxwell(1831-1879)estableci ecuaciones sobre los fenmenos elctricos y magnticos.

Principio de conservacin de la carga?

La materia se encuentra compuesta por tomos y los tomos por pequeas partculas llamadas protones electrones y neutrones. Un objeto se encuentra cargado con electricidad si sus tomos poseen o un exceso de electrones (carga negativa) o un dficit de electrones (carga positiva). En general, los objetos adquieren carga elctrica cuando se les retira o les aaden electrones a su masa. Cuando uno peina su cabello (frotacin), se desprenden electrones de los pelos, los cuales se introducen en el peine. Como resultado, el peine adquiere una carga negativa. Esta es la razn por la que atrae pedacitos de papel en das secos. Si usted se peina vigorosamente, con el aumento del dficit de electrones (y consecuentemente carga positiva) puede, incluso, llegar a producir que su cabello se ponga totalmente de punta.

Por qu al tocar la mquina de Van de Graaf se te ponen los cabellos de punta?, despus de un tiempo? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Cuando deslizamos dos peines en el cabello, la fuerza elctrica entre stos ser repulsiva (se rechazarn mutuamente). Sin embargo, si toma uno de esos peines y lo acerca a un cristal que ha sido frotado con pelo, los objetos experimentarn una fuerza de atraccin: uno tirar haca el otro. Por tanto, hay dos clases de fuerza elctrica, y es razonable suponer que estn generadas por dos clases de carga elctrica (una positiva y la otra negativa).

El fsico Charles A Coulomb (1736-1806) fue el que escribi sobre las fuerzas entre cargas elctricas

Ley de las cargas: Cargas del mismo signo se repelen; cargas de signo contrario se atraen.

Ley de Coulomb: La fuerza elctrica de atraccin o de repulsin entre dos cargas es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. El valor de la constante de proporcionalidad es de K= 9x10 N., las cargas y la unidad de la carga es el Coulomb(C) y se puede definir de la siguiente manera:

Un Coulomb es la carga transferida en un segundo a travs de cualquier seccin transversal de un conductor, mediante una corriente constante de un ampere.

Y 1Coulombs (1C) = 6.25x10 electrones

; si

TAREA (2): Investiga las siguientes Actividades experimentales y contesta las preguntas y entregar en folder, sin olvidar la parte pictogrfica:1) Al frotar un pauelo de seda en una barra de vidrio Quin queda cargado negativamente? RESP: El pauelo de seda queda cargado negativamenteAl frotar un trozo de piel en una barra de vidrio Quin queda cargado negativamente?:_____________________________________________ Al frotar un trozo de piel en una barra de plstico Quin queda cargado negativamente? RESP: Se transfieren los electrones de la piel a la barra de plstico

2) Al frotar un globo inflado sobre tus cabellos y colocarlo en la pared Por qu no se cae?: ___________________________________________ 3) Construye un pndulo elctrico y explica Para que sirve? con actividades experimentales.

4) Construye un electroscopio y explica Para que se utiliza? con actividades experimentales.

5) Utilizar la mquina electrosttica de Wimshurst, para explicar la transferencia de electrones.

________________________________________________________

________________________________________________________

6) Buscar actividades experimentales con la mquina de Van de Graaf para explicar la transferencia de electrones.( con tres es suficiente )3. V .3) Explicar, con transferencia de electrones, las diferentes formas en que un cuerpo puede electrizarse: frotamiento, contacto e induccin.

TAREA (3): Investiga las formas que existen para electrizar a un cuerpo y muestra con actividades experimentales a tus compaeros.4. V .4) Comprender que la fuerza elctrica entre dos objetos electrizados es proporcional al producto de las magnitudes de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.Ley de las cargas: Cargas del mismo signo se repelen; cargas de signo contrario se atraen.

Ley de Coulomb: La fuerza elctrica de atraccin o de repulsin entre dos cargas es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. El valor de la constante de proporcionalidad es de K= 9x10 N., las cargas y la unidad de la carga es el Coulomb(C) y se puede definir de la siguiente manera:

Un Coulomb es la carga transferida en un segundo a travs de cualquier seccin transversal de un conductor, mediante una corriente constante de un ampere.

Y 1Coulombs (1C) = 6.25x10 electrones

DESPEJES:

; si

TAREA (4): RESUELVE LOS SIGUIENTES EJERCICIOS Y ENTREGAR CON TODOS LOS PROCEDIMIENTOS, SIN OLVIDAR LA PARTE PICTOGRFICA:

a) Dos cargas puntuales se atraen inicialmente entre s con una fuerza de 600 N. Si su separacin se reduce aun tercio de su valor original, cul es la nueva fuerza de atraccin?

b) Cul debe ser la separacin entre dos cargas de 5 para que la fuerza de repulsin sea de 4N?

c) Cuntos electrones es necesario colocar en cada una de dos esferas separadas entre s 4mm, para producir una fuerza de repulsin de 400 N entre ella? Respuesta 5.27 x 1012 electrones d) Una carga de 4 (C se localiza a 6 cm de unan carga de 8 (C. En qu punto de la recta que une las dos cargas tendr la fuerza resultante el valor de cero? Respuesta 2.49 cm para una carga de 4 (C e) Dos esferas cargadas ejercen una fuerza elctrica de 20 N entre ellas. Cul es el valor de la fuerza elctrica entre ellas si la distancia entre ellas se aumenta al triple?

METODO PARA ENCONTRAR LA FUERZA RESULTANTE PARA DOS O MS FUERZAS QUE ACTUAN SOBRE UNA CARGA

1) Identificar el punto en donde se pide la fuerza resultante y marcar (poner un smbolo como de rejilla en lugar de carga puntual)

2) Mostrar el nmero de fuerzas que actan por medio de vectores (representacin de la magnitud, direccin y sentido). Identificando cada una de ellas. Aplicando la ley de las cargas.

3) Encontrar la magnitud de cada una de las fuerzas I F I (el nmero y sus unidades). Por medio de , teniendo de manera clara las dos cargas que actan y su distancia de separacin( r ). No se debe sustituir el signo de la carga, ya que se toma en cuenta la ley de las cargas.

NOTA: Si todas las fuerzas que actan se encuentran en una dimensin (todas horizontales o bien todas verticales). Se procede a sumar o restar segn sea el caso (Las fuerzas dirigidas haca la derecha se les considera positivas y a las fuerzas dirigidas hacia izquierda se les considera negativas, o bien las fuerzas que van dirigidas hacia arriba son positivas y las fuerzas que van dirigidas haca abajo son negativas = + ++

4) Cuando una de las fuerzas no se encuentra en una dimensin, debemos hacer lo siguiente:

4 a) Se encuentra la proyeccin horizontal y vertical de cada una de las fuerzas (descomposicin en sus componentes de cada fuerza) y para ello debemos conocer muy bien el ngulo ( ) de cada una de las fuerzas.

PROYECCION HORIZONTALPROYECCION VERTICAL

= l F l cos

= I F I Sen

= l l cos

= I I Sen

= l l cos

= I I Sen

= l l cos

= I I Sen

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

4 b) Se realiza la suma de cada una de las proyecciones

= =

OBSERVACION: Hay que tener bien presente el signo de cada proyeccin para saber el cuadrante que se localizar la fuerza resultante.

Cuadrante 1(C1)Cuadrante 2( CII)Cuadrante 3( CIII)Cuadrante 4( CIV)

( + , + )( - , + )( - , - )( + , - )


4c)Localizaremos la fuerza resultante en el cuadrante apropiado en el eje de las x, , y en el eje de las y( ordenadas) y aplicamos el mtodo grfico ( el del tringulo o el paralelogramo) para tener una idea muy cercana al resultado eligiendo una escala apropiada.

4 d) Para encontrar la magnitud de la fuerza resultante por el mtodo analtico debemos aplicar el teorema de Pitgoras

. SHAPE \* MERGEFORMAT

; despejando =?

4 e) Por ltimo encontramos la direccin ( ) de la fuerza resultante ()

i) Calculamos el ngulo que forma el vector resultante con el eje de las Equis (abscisas) utilizando la definicin de la funcin tangente

EMBED Equation.3 = Sustituyendo siempre valores positivos y despejando el ngulo , se tiene: = .

ii) Debemos tomar en cuenta el cuadrante. Si la fuerza resultante se encuentra en: CI

EMBED Equation.3 =

CII

EMBED Equation.3 =180-

CIII

EMBED Equation.3 = 180+

CIV

EMBED Equation.3 = 360-

Ya que siempre se mide a partir del eje de las equis positivas y con un movimiento contrario a las manecillas del reloj.

Ejemplo (1): Una carga puntual de +36 se coloca 80mm a la izquierda de una segunda carga puntual de -22. Qu fuerza se ejerce sobre una carga de +12 colocada entre las otras cargas y a 60mm de la carga de +36?

80mm

36(C 12(C 22(C

60mm


La fuerza que existe entre la carga de +36 y la carga de +12 es una fuerza de repulsin === 1080 N dirigida hacia la derechaY la fuerza que existe entre la carga de -22 y la carga de +12 es una fuerza de atraccin. SHAPE \* MERGEFORMAT

== = 5940 N, dirigida hacia la derecha

= + ++

=1080 N + 5940 N

=7020 N; haca la derecha

Ejemplo (2): Una carga de 64 (C est colocada 30mm a la izquierda de una carga de 16 (C. Cul es la fuerza resultante sobre una carga de 12 (C localizada exactamente 50mm debajo de la carga 16 (C? ( )


La fuerza que existe entre la carga de +16 y la carga de -12 es una fuerza de atraccin (verticalmente hacia arriba) === 691.2N dirigida hacia arriba.Y la fuerza que existe entre la carga de -12 y la carga de +64 es una fuerza de atraccin.(dirigida hacia la carga 1 sobre la lnea)

Primero debemos encontrar la distancia que hay entre la carga, utilizando el teorema de Pitgoras:


h2 = (30mm)2 + (50mm)2

h = (30mm)2 + (50mm)2

h = 900mm2 + 2500 mm2

h = 3400 mm2h = 58.30 mm, convirtiendo a metros es 0.583 mAhora nuevamente utilizamos la relacin de la ley de Coulomb == = 2033.6 N


4) Cuando una de las fuerzas no se encuentra en una dimensin, debemos hacer lo siguiente: En este caso corresponde a la

4 a) Se encuentra la proyeccin horizontal y vertical de cada una de las fuerzas (descomposicin en sus componentes de cada fuerza) y para ello debemos conocer muy bien el ngulo ( ) de cada una de las fuerzas.

y para encontrar ( ) debemos observar la figura que corresponde a un tringulo rectngulo, utilizando la funcin tangente

EMBED Equation.3 = = 0.6, despejando el ngulo , se tiene: = =30.96, entonces =90 + 30.96 =120.96

PROYECCION HORIZONTALPROYECCION VERTICAL

= l F l cos

= I F I Sen

= l l cos

= I I Sen

= l691.2 N l cos90= I691.2 N I Sen90

= (691.2 N)(0)= (691.2 N)(1)

=0=691.2 N

= l l cos

= I I Sen

=(2033.6N)( cos120.96) = (2033.6N)( Sen120.96)

=(2033.6N)(-0.5144) = (2033.6N)(0.8575)

=-1046.164 N=1743.866N


= =

==0 + =-1046.164 N = 691.2 N + 1743.866N

=-1046.164 N =2435.06 N

OBSERVACION: Hay que tener bien presente el signo de cada proyeccin para saber el cuadrante que se localizar la fuerza resultante.


( + , + )( - , + )( - , - )( + , - )


=

==2650.284N 4 e) Por ltimo encontramos la direccin ( ) de la fuerza resultante ()


EMBED Equation.3 == Sustituyendo siempre valores positivos y despejando el ngulo , se tiene: = .

= .

= 66.75

ii) Debemos tomar en cuenta el cuadrante. Si la fuerza resultante se encuentra

cuadrante II (CII)


=180- 66.75

=113.249

Ya que siempre se mide a partir del eje de las equis positivas y con un movimiento contrario a las manecillas del reloj.En qu consiste una partcula alfa? Y qu carga tiene?TAREA (5): RESUELVE LOS SIGUIENTES EJERCICIOS Y ENTREGAR CON TODOS LOS PROCEDIMIENTOS, SIN OLVIDAR LA PARTE PICTOGRFICA:1. Dos esferas, cada una con una carga de 3 (C, estn separadas por 20mm. Cul es la fuerza de repulsin entre ellas? Respuesta 202N

2. Cul es la separacin de dos cargas de 4 (C si la fuerza de repulsin entre ellas es de 200 N? Respuesta 26.8mm

3. Una carga de +60 (C se coloca 60mm a la izquierda de una carga de +20 (C. Cul es la fuerza resultante sobre una carga 35 (C colocada en el punto medio entre las dos cargas? Respuesta 1.40 x 104 N izquierda

4 Tres cargas puntuales, q = +8 (C, q =-4 (C y q = +12 (C, estn en las esquinas de un tringulo equiltero, 80mm sobre cada uno de los lados como muestra en la figura Cules son la magnitud y la direccin de la fuerza resultante sobre la carga de +8 (C? Respuesta 39 N, 3305. La fuerza de repulsin entre dos esferas de mdula de madera es de 60 (N. Si cada esfera de mdulas tiene una carga de 8 nC, Cul es la separacin entre ellas? Respuesta 98 mm

6. Cuntos electrones es necesario colocar en cada una de dos esferas separadas entre s 4mm, para producir una fuerza de repulsin de 400 N entre ella? Respuesta 5.27 x 1012 electrones

7. Una carga de 5 (C se localiza 6 cm a la derecha de una carga de 2 (C. Cul es la fuerza resultante sobre una carga de 9 nC colocada 2m a la izquierda de la carga de 2 (C? Respuesta 468 mN, derecha 8. Dos cargas de +25 y +16 (C estn separadas por una distancia de 80 mm. Una tercera carga de +60 (C se coloca entre las otras cargas de 30mm de la carga +25 (C. Halle la fuerza resultante sobre la tercera carga.

Resp.1.15 x 104 N 9. Una carga de 4 (C se localiza a 6 cm de unan carga de 8 (C. En qu punto de la recta que une las dos cargas tendr la fuerza resultante el valor de cero?

Respuesta 2.49 cm para una carga de 4 (C 10. A cada una de cuatro pequeas esferas se les proporciona cargas de q = +20 (C y se colocan en las esquinas de un cuadrado cuyos lados tiene 6 cm de longitud. Demuestre que la fuerza resultante en cada carga tiene una magnitud igual a 1914 N. Cul es la direccin de la fuerza? Qu cambiara si cada una de las cargas fuera de q=-20 (C? Resp. 1914 N, se aleja del centro5. V .5) Describir mediante dibujos el campo elctrico de configuraciones sencillas de objetos electrizados.

Campo Elctrico y relacin matemtica


FORMULA: ; Intensidad del campo elctrico(N/C) Fuerza elctrica(N)

Carga de prueba(C)El sentido de las lneas del campo elctrico alrededor de una carga positiva siempre es radialmente hacia fuera.

El sentido de las lneas del campo elctrico alrededor de una carga negativa siempre es radialmente hacia adentro.


Ejemplo de: lneas del campo elctrico alrededor de: a) Dos cargas positivas, b) Una carga negativa y una carga positiva.


Ejemplo de: la trayectoria de una carga negativa entre dos placas paralelas con signos opuestos.


6. V .6) Calcular la intensidad del campo elctrico producido por una o dos

cargas puntuales.METODO PARA ENCONTRAR LA INTENSIDAD DEL CAMPO ELECTRICO RESULTANTE PARA DOS O MAS INTENSIDADES DEL CAMPO ELECTRICO QUE ACTUAN SOBRE UNA CARGA

PASOS A SEGUIR: 1) Identificar el punto en donde se pide la la intensidad del campo elctrico y marcar (poner un smbolo como de rejilla en lugar de carga puntual)

2 Mostrar el nmero de Intensidades del campo elctrico que actan por medio de vectores (escribiendo su magnitud, direccin y sentido). Identificando cada una de ellas, recordando que la direccin alrededor de una carga positiva siempre es hacia fuera y que la direccin alrededor de una carga negativa siempre es hacia adentro.

3) Encontrar la magnitud de cada una de las intensidades del campo elctrico l E l ( el nmero y sus unidades). Por medio de , teniendo presente de manera clara la carga que acta y su distancia de separacin ( r ). No debemos sustituir el signo de la carga

NOTA: Si todas las Intensidades del campo elctrico que actan se encuentran en una dimensin (todas horizontales o bien todas verticales). Se procede a sumar o restar segn sea el caso (las Intensidades del campo elctrico dirigidas haca la derecha son positivas y las Intensidades del campo elctrico dirigidas haca la izquierda son negativas, o bien las Intensidades del campo elctrico dirigidas haca arriba positivas y las dirigidas hacia abajo negativas +++

4) Cuando una de las Intensidades del campo elctrico no se encuentre en una dimensin( horizontal o bien vertical), debemos hacer lo siguiente:4 a) Se encuentra la proyeccin horizontal y vertical de cada una de las Intensidades del campo elctrico (descomposicin en sus componentes de cada Intensidad del campo elctrico) y para ello debemos conocer muy bien el ngulo de cada una de las Intensidades del campo elctrico.PROYECCION HORIZONTALPROYECCION VERTICAL

. . . . . .


= =

OBSERVACION: Hay que tener bien presente el signo de cada proyeccin para saber el cuadrante que se localizar la intensidad del campo elctrico resultante.


( + , + )( - , + )( - , - )( + , - )


4c)Localizaremos la intensidad del campo elctrico resultante en el cuadrante apropiado en el eje de las x, , y en el eje de las y( ordenadas) y aplicamos el mtodo grfico ( el del tringulo o el paralelogramo) para tener una idea muy cercana al resultado eligiendo una escala apropiada.

4 d) Para encontrar la magnitud de la intensidad del campo elctrico resultante por el mtodo analtico debemos aplicar el teorema de Pitgoras

. SHAPE \* MERGEFORMAT

; Despejando =?

4 e) Por ltimo encontramos la direccin ( ) de la intensidad del campo elctrico resultante ()


EMBED Equation.3 = Sustituyendo siempre valores positivos y despejando el ngulo , se tiene: = .

ii) Debemos tomar en cuenta el cuadrante. Si la intensidad del campo elctrico resultante se encuentra en: CI

EMBED Equation.3 =

CII


CIII

EMBED Equation.3 = 180+

CIV


Ya que siempre se mide a partir del eje de las equis positivas y con un movimiento contrario a las manecillas del reloj.

EJEMPLO 1: Una carga de 3 (C colocada en el punto A experimenta una fuerza descendente de 6 x 10-5 N Cul es la intensidad del campo elctrico en el punto A?

Respuesta 20 N/C, hacia abajo SHAPE \* MERGEFORMAT

Ejemplo 2: Calcule la intensidad de campo elctrico en un punto colocado 30 mm a la derecha de una carga de 16 nC y 40 mm a la izquierda de una carga de -9 nC(Considera que )


Calculemos la magnitud y la direccin de la intensidad del campo elctrico alrededor de la carga uno() = 160000 haca la derecha ( ver figura a )


Calculemos la magnitud y la direccin de la intensidad del campo elctrico alrededor de la carga dos (), (no se sustituye el signo negativo), = 50625 haca la derecha (ver figura b) SHAPE \* MERGEFORMAT

Entonces para encontrar la magnitud de la Intensidad del campo elctrico resultante slo se realiza una suma ya que los dos vectores son dirigidos haca la derecha


EMBED Equation.3

160000 + 50625 =

210625; hacia la derecha

Ejemplo3: Una carga de 9(C se coloca 50mm a la derecha de una carga de 49(C Cul es la intensidad del campo resultante en un punto localizado 24 mm directamente arriba de la carga de 9(C SHAPE \* MERGEFORMAT

Calculemos la magnitud y la direccin de la intensidad del campo elctrico alrededor de la carga uno (), Calcule primero el valor de ( r ) utilizando el teorema de Pitgoras

143368010.4; formando un ngulo con respecto a la horizontal de 25.64100582 (checar con la funcin tangente y despejando el ngulo)

Calculemos la magnitud y la direccin de la intensidad del campo elctrico alrededor de la carga dos (), (no se sustituye el signo negativo), = 140625000 haca abajo verticalmente; formando un ngulo de 2704 a) Se encuentra la proyeccin horizontal y vertical de cada una de las Intensidades del campo elctrico (descomposicin en sus componentes de cada Intensidad del campo elctrico) y para ello debemos conocer muy bien el ngulo de cada una de las Intensidades del campo elctrico.PROYECCION HORIZONTALPROYECCION VERTICAL

= 62039792.2


= =

+0 = 62039792.2 - 140625000

-78585207.8

OBSERVACION: Hay que tener bien presente el signo de cada proyeccin para saber el cuadrante que se localizar la intensidad del campo elctrico resultante.


( + , - )


4 d) Para encontrar la magnitud de la intensidad del campo elctrico resultante por el mtodo analtico debemos aplicar el teorema de Pitgoras

; Despejando =?

= 151264951.3

4 e) Por ltimo encontramos la direccin ( ) de la intensidad del campo elctrico resultante ()


EMBED Equation.3 = Sustituyendo siempre valores positivos y despejando el ngulo , se tiene: = .= =

= 31.3

ii) Debemos tomar en cuenta el cuadrante. Si la intensidad del campo elctrico resultante se encuentra en:

CIV


= 360-31.3= 328.7

Ya que siempre se mide a partir del eje de las equis positivas y con un movimiento contrario a las manecillas del reloj.Tarea ( 6): Resuelve los ejercicios de Campo elctrico, con todos los procedimientos y la parte pictogrfica y entregar1.- Una carga de +2 (C colocada en un punto P en un campo elctrico experimenta una fuerza descendente de 8 x 10-4 N Cul es la intensidad del campo elctrico en ese punto? Respuesta 400 N/C, hacia abajo

2.- Una carga de 3 (C colocada en el punto A experimenta una fuerza descendente de 6 x 10-5 N Cul es la intensidad del campo elctrico en el punto A? Respuesta 20 N/C, hacia arriba 3.- El campo elctrico uniforme entre 2 placas horizontales es de 8 x 104 La placa superior esta cargada positivamente y la placa inferior tiene una placa negativa equivalente. Cules son la magnitud y la direccin de la fuerza elctrica que acta sobre un electrn que pasa horizontalmente a travs de las placas? Respuesta 1.28 x 10-14 N, hacia arriba

4.- Dos cargas iguales de signos opuestos estn separadas por una distancia horizontal de 60 mm. El campo elctrico resultante en el punto medio de la recta es de 4 x 10 4N/C Cul es la magnitud de cada carga? Respuesta 2nC

5.-Una carga de 20 (C se coloca 50mm a la derecha de una carga de 49(C Cul es la intensidad del campo resultante en un punto localizado 24 mm directamente arriba de la carga de 20 (C? Respuesta 20.82 x 108N/ C, 297.3

6.- Una esfera de 8cm de dimetro tiene una carga de 4 (C en su superficie. Cul es la intensidad del campo elctrico en la superficie, 2 cm fuera de la superficie y 2 cm dentro de la superficie?

Respuesta 2.25 x 107N/C, 9.99 x 106N / C, cero

7.-La densidad de carga en cada una de dos placas paraleles es 4(C/m. Cul es la intensidad del campo elctrico entre las placas?

8.- Cargas de -2 y +4 (C se localizan en las esquinas de la base de un tringulo equiltero cuyos lados miden 10 cm. Cules son la magnitud y la direccin de la intensidad del campo elctrico en la esquina de arriba?

9.- Una esfera conductora uniformemente cargada tiene 24 cm de radio y una densidad de carga superficial de +16(C/m. Cul es el nmero total de lneas de campo elctrico que salen de esa esfera?

10.- Cules son la magnitud y la direccin de la intensidad del campo elctrico en el centro del cuadrado que tiene 4 cm de lado y en cada una de sus esquinas una carga de q=1(C?7. V .7) Identificar el trabajo sobre una carga dentro de un campo elctrico como el cambio en la energa potencial elctrica del sistema.

POTENCIAL ELECTRICO: En la vida cotidiana pueden resolverse muchas situaciones si consideramos los cambios de energa que experimenta un cuerpo en movimiento. Por la ley de conservacin de la energa mecnica.

En electricidad se recomienda los cambios que experimenta una carga en movimiento en trminos de energa. Por ejemplo, si se requiere una cierta cantidad de trabajo para mover una carga en contra de ciertas fuerzas elctricas, la carga tendr un potencial.

Consideremos una carga positiva +q que se encuentra en reposo en el punto A dentro de un campo elctrico uniforme E constituido entre dos placas con cargas opuestas. Una fuerza elctrica () acta hacia abajo sobre la carga. El trabajo mximo realizado en contra del campo elctrico para mover la carga desde el punto A hasta el punto B es igual al producto de la fuerza por la distancia Ec(1)


Como el trabajo es igual a la energa potencial entonces y cuando la carga es liberada, el campo elctrico desarrollar el mismo trabajo y la carga de manera inmediata se mover hasta el punto A nuevamente ganando energa cintica y recordando tambin que el trabajo es igual a la energa cintica = = .Ec(2)


La carga positiva tiene una mayor energa potencial en el punto B que en el punto A. Ya que el trabajo se ha realizado en contra del campo elctrico. Una carga negativa tendr una menor energa potencial en el punto B.

Siempre que una carga positiva se mueve en contra del campo elctrico, la energa potencial aumenta; y siempre que una carga negativa se mueve en contra del campo elctrico, la energa potencial disminuye.


=, como d=r entonces .Ec(3)

La energa potencial del sistema es igual al trabajo realizado contra las fuerzas elctricas para llevar la carga +q desde el infinito hasta ese punto.

El potencial V en un punto situado a una distancia r de una carga q es igual al trabajo por unidad de carga realizado contra las fuerzas elctricas para trasportar una carga positiva +q desde el infinito hasta dicho punto ..Ec(4)

..Ec(5)

El potencial debido a una carga positiva es positivo y el potencial debido a una carga negativa es negativo.

El potencial en la vecindad de cierto nmero de cargas es igual ala suma algebraica de los potenciales que correspondan a cada carga ..Ec(6)La diferencia de potencial entre dos puntos es el trabajo por unidad de carga positiva que realizan fuerzas elctricas para mover una pequea carga de prueba desde el punto de mayor potencial al punto de menor potencial.

Ec(6)

El electrn volt es una unidad de energa equivalente a la energa adquirida por un electrn que es acelerado a travs de una diferencia de potencial de un Volt. ( )

Ejemplos resueltos 1: Una carga de est a 30 mm de otra carga de a)Cul es la energa potencial del sistema?

b) Cul es el cambio de energa potencial si la carga de es movida una distancia de 5 mm solamente Para contestar el inciso a tenemos: & =28.8 N.m SHAPE \* MERGEFORMAT

b) Para contestar el inciso b) primero calculamos la a la distancia de 5mm

=; entonces el cambio en la energa potencial es


*Nota: Cuando el trabajo es negativo significa que otra fuente de energa debe suministrar el trabajo para mover la carga.

Ejemplo(2):El punto A esta a 40 mm de una carga de ;el punto B est localizado a 25 mm de la misma carga. Calclese la diferencia de potencial entre los puntos A y B Cunto trabajo se requiere por una fuerza externa, si una carga de +es movida del punto A al punto B.


Para encontrar la diferencia de potencial ( el mayor potencial menos el menor potencial), es decir,

Para encontrar el trabajo

Ejemplo 3: Dos grandes placas se encuentran separadas 80mm y tienen una diferencia de potencial de 800 kV Cul es la magnitud de la fuerza que actuara sobre un electrn colocado en el punto medio entre esas placas? Cul sera la energa cintica del electrn al moverse de la placa de potencia bajo a la placa de potencial alto?( considere que 1Kilo volts (KV) = 1000 Volts)

Para encontrar la energa cintica podemos utilizar la ec(2)

= = = y para obtener la velocidad con la que se acerca hacia la placa positiva es = W

= =

=530394835.3m/sTarea 7: Resuelve los ejercicios correspondientes a potencial elctrico, con todos los procedimientos y entregar:

Seccin 25-1. Energa Potencial

1.- Una placa cargada positivamente est 30 mm ms arriba que una placa cargada negativamente, y la intensidad del campo elctrico tiene una magnitud de 6 x 104 N/C Cunto trabajo realiza el campo elctrico cuando una carga de +4 (C se mueve desde la placa negativa hasta la placa positiva?

Respuesta 7.20 mJ 2.- La intensidad del campo elctrico entre dos placas paralelas separadas 25 mm es 8 000 N/C. Cunto trabajo realiza el campo elctrico al mover una carga de 2 (C desde la placa negativa hasta la placa positiva? Cul es el trabajo que realiza el campo al llevar la misma carga de regreso a la placa positiva? Respuesta +400 x 10-4J, -4.00 x 10-4 J

3.- Cul es la energa potencial de una carga de +6nC localizada a 50mm de una carga de +80(C Cul es la energa potencial si la misma carga est a 50 mm de una carga de 80 (C? Respuesta +86.4 mJ, -86.4 mJ

4.- Una carga de +8nC se coloca en un punto P, a 40mm de una carga de +12 (C. Cul es la energa potencial por unidad de carga en el punto P en joules por coulomb? Sufrir algn cambio si se quita la carga de 8nC?

Respuesta 2.70 x 106 J/C, no

5.-En el problema 25.8 Cmo cambiara la energa potencial si la carga de 6 (C, se coloca a una distancia de slo 5 mm? Se trata de un incremento o de un decremento de la energa potencial?( el problema 25.8: Una carga de +8 nC se encuentra a 30 mm de otra carga de 16 (C. Cul es la energa potencial del sistema? Respuesta 144J, incremento

6.- Que cambio se registra en la energa potencial cuando una carga de 3nC que estaba a 8 cm de distancia de una carga de 6 (C se coloca a 20 cm de distancia de sta? Hay un incremento o un decremento de energa potencial?

Respuesta +1.22 J, incremento7.- La energa potencial de un sistema constituido por dos cargas idnticas es 4.50 mJ cuando la separacin entre ellas es de 38 mm. Cul es la magnitud de cada carga? Respuesta 139nC

Secciones 25-3 y 25-4. Potencial elctrico y diferencia de potencial

8.- Calcule el potencial en el punto A que est a 50mm de una carga de 40 (C. Cul es la energa potencial si una carga de +3 (C se coloca en el punto A? Respuesta -7.20 MV, -21.6 J

9.- Una carga de +45nC se encuentra 68 mm a la izquierda de una carga de 9 nC. Cul es el potencial en un punto que se encuentra 40mm a la izquierda de la carga de 9nC? Respuesta 12.4 kV

10.- Los puntos A y B estn a 40y 25 mm de una carga de +6 (C Cunto trabajo es necesario hacer contra el campo elctrico (por medio de fuerzas externas) para trasladar una carga de +5 (C del punto A al punto B? Respuesta +4.05 J 11.- El punto A est a 40 mm arriba de una carga de 9 (C y el punto B se localiza 60mm debajo de la misma carga. Una carga de 3nC se traslada del punto B al punto A. Cul es el cambio registrado en la energa potencial? R= +2.02 m J 12.- La diferencia de potencial entre dos placas paralelas separadas por 60mm es de 4 000V. Cul es la intensidad del campo elctrico entre ellas? R= 66.7 kV /m 13.- Demuestre que el gradiente de potencial V/m es equivalente a la unidad N/C para el campo elctrico

14.- El gradiente de potencial entre dos placas paralelas separadas 4mm es de 6 000 V/m. Cul es la diferencia de potencial entre las placas? Respuesta 24.0 V 15.- Cul debe ser la separacin de dos placas paralelas si la intensidad de campo es de 5 x 104 V/m y la diferencia de potencial es de 400V? R= 8.00mm 16.- Calcule la energa cintica de una partcula alfa (+2e) que es acelerada mediante una diferencia de potencial de 800kV. Presente su respuesta tanto en electrn volts como en joules. Respuesta 1.60Mev, 2.56 x 10-13J

17.- Un electrn adquiere una energa de 2.8 x 10-15 J al pasar del punto A al punto B Cul es la diferencia de potencial entre esos puntos en volts?

Respuesta 17.5 kV

18.- Suponga que q = 1 (C y d = 20mm. Cul es la energa potencial del sistema de cargas de la figura(2) Respuesta 1.50x 10-10J

19.- Dos grandes placas se encuentran separadas 80mm y tienen una diferencia de potencial de 800 kV Cul es la magnitud de la fuerza que actuara sobre un electrn colocado en el punto medio entre esas placas? Cul sera la energa cintica del electrn al moverse de la placa de potencia bajo a la placa de potencial alto? Respuesta 1.60x 10-12 N, 1.28 x 10-13 J Tarea 8: Contesta el siguiente cuestionario con la parte pictogrfica y matemtica y entregar1. Se te recuerda que el trabajo es igual a la energa potencial

2. , , V = E.d

3. Defina correctamente intensidad de corriente elctrica

4. Escribe el enunciado de la Ley de Ohm

5. Explica Cmo se define la potencia consumida o disipada?

6. al aplicar la Ley de Ohm

7. que

8. Qu es un circuito elctrico?

9. Cmo se define al circuito de corriente continua?

10. Cmo se define al circuito de corriente alterna?

11. En qu consiste el circuito simple? Dibuja un diagrama

12. En qu consiste un circuito de resistencias en serie

13. Cmo se calcula la resistencia equivalente en un circuito de resistencias en serie?

14. Explica cmo es la corriente en un circuito de resistencias en serie?

15. Cmo se calcula el voltaje a travs de cada resistencia en un circuito en serie?

16. De qu manera se puede comprobar el voltaje total que fluye a travs de la diferencia de potencial en un circuito en serie?

17. Cmo se calcula la resistencia equivalente en un circuito de resistencias en paralelo? A) Para dos resistencias, b) Para tres resistencias, c) ms

18. Explica cmo es el voltaje en un circuito de resistencias en paralelo?

19. Cmo se calcula la corriente a travs de cada resistencia en un circuito en paralelo?

20. De qu manera se puede comprobar el voltaje total que fluye a travs de la diferencia de potencial en un circuito en paralelo?

21. Explica dos circuitos mixtos para tres resistencias

22. Qu es un capacitor?

23. Explica la relacin de los circuitos de resistencias con los circuitos de capacitores ( en serie y en paralelo)LEY DE OHM Y CIRCUITOS

Un circuito elctrico consiste en cierto nmero de ramas unidas entre s, de modo que al menos una de ellas cierre la trayectoria que se le proporciona a la corriente. El circuito ms sencillo consta de una sola fuente de voltaje (fem=V) unida a una sola resistencia(R) por el que circula una corriente ( i )


Se dice que dos o ms resistencias se encuentran en serie si tienen un solo punto en comn.


En un circuito en serie la corriente () que fluye a travs del potencial (V) es la misma que pasa por la resistencia uno , la misma que pasar por y

= Ec(10)

Para encontrar el voltaje o potencial que fluye a travs de cada resistencia en un circuito en serie solo aplicamos la Ley de Ohm , entonces el voltaje que fluye a travs de la resistencia uno ( ) es y el voltaje que fluye por la resistencia dos () es y por ltimo para encontrar el voltaje que fluye por la resistencia () es . Para comprobar que realizamos de manera correcta los clculos es suficiente con realizar la suma de los voltajes y debe dar el voltaje total. ..Ec(11)

En un circuito en serie cuando falla una resistencia el circuito queda abierto y la corriente se interrumpe.

Un circuito en paralelo es aquel en el dos o ms resistencias se conectan a dos puntos comunes SHAPE \* MERGEFORMAT

Para encontrar la resistencia equivalente en un circuito en paralelo solamente realizamos lo siguiente ..Ec(12)

Y para obtener la corriente () que fluye a travs del potencial slo aplicamos la ley de Ohm y despejamos , entonces ..Ec(9)

En un circuito de resistencias en paralelo el voltaje que fluye a travs de cada resistencia es el mismo Ec(13)

Entonces para calcular la corriente que fluye a travs de cada resistencia slo aplicamos la ley de Ohm y despejamos ,entonces Ec(9) ; y ; para comprobar que fue realizado de manera correcta los clculos realizamos la suma de las corrientes i= ..Ec(14) y debe salir el mismo resultado que en la ec(9).

Los circuitos en paralelo son los que utilizamos en casa ya que si se descompone el televisor puede seguir trabajando el refrigerador, la licuadora la plancha, etc.,

I.2- Determina la potencia de un dispositivo tecnolgico y compara su consumo de energa con otros similares.

La POTENCIA: Es la rapidez con la que se realiza un trabajo o bien es la energa que se consume durante un determinado tiempo

; P = Potencia, W= Trabajo o energa y t= Tiempo

La unidad de la potencia es la unidad de trabajo o energa dividida en la unidad de tiempo

Ya mencionamos que las pilas y los generadores transmiten energa potencial a las cargas elctricas para que circulen los electrones y que esta energa pueda convertirse a otra clase de energa (calor, luz, magnetismo,) Todos los aparatos elctricos deben traer anotados en etiquetas especiales, las siguientes indicaciones: - Tipo de energa que usa, Voltaje que requiere, Intensidad de energa elctrica que circula y la potencia elctrica.

Por ejemplo para una plancha utiliza corriente alterna, 120 Volts, una corriente de 3 Amperes y 1000 Watts de potencia.

Es muy comn escuchar el kilowatt= 1000 watts

al aplicar la Ley de Ohm

o que

Ejemplo 1: El motor del ventilador de un sistema de enfriamiento domstico est diseado para 10 Amper a 110 Volts. Cunta energa se necesita para operar el ventilador durante 24 horas? con un costo de 8 centavos ($0.08) por kilowatt-hora, Cul es el costo si el ventilador trabaja continuamente durante un mes (30 das)?RESPUESTA:Iniciemos por encontrar la potencia

Para encontrar la energa simplemente hay que despejar el trabajo de la potencia

, convirtiendo las horas a segundos

b) En un da se consume 26.4 Kilowatts.hora al multiplicar por 30 das se obtiene que en un mes se consume 792 Kw.hora , realizando la conversin

; el costo es de $63.36 en un mes

Ejemplo 2: Tres resistencias de 5 , 3 y 7 se conectan primero a un circuito en serie y luego a un circuito en paralelo a una fuente de 24 Volts

a) Cul es la resistencia equivalente? B) Cul es la corriente que circula a travs del voltaje (24 V), c) Cul es la corriente que circula a travs de cada resistencia?, d)Cul es el voltaje que circula a travs de cada resistencia? Circuito en serie:


B) Para obtener la corriente()que fluye a travs del potencial slo aplicamos la ley de Ohm y despejamos =

C) Para encontrar la corriente que circula a travs de cada resistencia slo debemos considerar que para un circuito en serie la corriente es la misma. == 1.6 AmperD) Para encontrar el voltaje o potencial que fluye a travs de cada resistencia en un circuito en serie solo aplicamos la Ley de Ohm , entonces =(5)(1.6 A)= 8 Volts;

= (3)(1.6 A)=4.8 Volts y =(7)(1.6 A)=11.2 Volts

Comprobacin = 8 V+4.8V+11.2V = 24 Volts.

Circuito en paralelo:


o bien

EMBED Equation.3 ,pero, no olvidar que es

b) Para obtener la corriente () que fluye a travs del potencial slo aplicamos la ley de Ohm y despejando , =

c) Para encontrar el voltaje que circula a travs de cada resistencia slo debemos considerar que para un circuito en paralelo el voltaje es el mismo

24Vd) Para calcular la corriente que fluye a travs de cada resistencia slo aplicamos la ley de Ohm y despejamos , entonces ,

; y ; y para comprobar que fue realizado de manera correcta los clculos realizamos la suma de las corrientes i= =4.8 A+8 A+3.428 A=16.228 Amper( no sale exacto por no considerar todos los elementos del cociente al calcular la resistencia)Tarea 9: Realiza las siguientes actividades experimentales y entrega en la siguiente clase tu reporte con todos los pasos y procedimiento, sin olvidar la parte pictogrficaTITULO: USO Y APLICACIN DE LA LEY DE OHM

OBJETIVO: - APRENDER A SOLDAR CON EL CAUTIN DE PUNTA

CONOCER UN CIRCUITO SIMPLE.

USO Y MANEJO DEL MULTIMETRO

APLICACIN DE LA LEY DE OHM PARA UN CIRCUITO SIMPLE, PARA UN CIRCUITO EN SERIE Y EN PARALELO DE DOS LED.

MEDIR LA POTENCIA EN UN MOTOR CON UNA RESISTENCIA.

USO Y MANEJO DE CIRCUITOS EN SERIE Y EN PARALELO DE TRES FOCOS DE 100 W, 60 W,Y 40 W EN EL PERFOCEL DE 30CM Y MEDIR LA CORRIENTE Y VOLTAJE TERICAMENTE Y COMPARA EXPERIMENTALMENTE CON EL MULTMETRO.

USO Y MANEJO DE CIRCUITOS EN SERIE Y EN PARALELO DE TRES RESISTENCIAS 330, 220 Y 100 EN UN PROTOBOARD Y MIDE LA CORRIENTE Y EL VOLTAJE TERICAMENTE Y COMPARA EXPERIMENTALMENTE CON EL MULTMETRO.

GENERAR IDEA PARA ARMAR CUALQUIER CIRCUITO CON RESISTENCIAS, LED, CAPACITORES, ETC.,

PREGUNTAS GENERADORAS:1. Cmo le haces para que encienda un foco de lmpara de mano con una pila de 1.5 V, dos alambres de 20 cm uno rojo y otro negro del nmero 22?

2. Para que sirve el cautn?

3. Qu es un multmetro y para qu sirve?

4. En qu consiste la ley de Ohm? Y Cul es su expresin matemtica?

5. Cmo se define la potencia disipada? Y Cmo se relaciona con la Ley de Ohm?

6. En un circuito de resistencias en serie Cmo es la corriente?

7. En un circuito de resistencias en paralelo Cmo es el voltaje?

8. Cmo se obtiene la resistencia equivalente para un circuito de tres resistencias en serie?

9. Cmo se obtiene la resistencia equivalente para un circuito de tres resistencias en paralelo?

10. Cmo se obtiene el voltaje que circula a travs de cada resistencia en un circuito en serie?

11. Cmo se calcula la corriente que circula a travs de cada resistencia en un circuito en paralelo?

MATERIALES PARA REALIZAR LAS ACTIVIDADES

A) 2 Clavijas circulares

B) 1 pila voltaica de 1.5 volts y una cuadrada con broche de 9 volts

C) 2m de alambre del no. 22 color rojo.

D) 2m de alambre del no. 22 color negro.

E) 3 focos de lmpara de mano

F) 1 cautn de punta o lpiz

G) 1 rollo de soldadura de 60-40 de estao,

H) 2 apagadores

I) 1 multmetro digital o analgico

J) 1 desarmador plano y uno de cruz

K) 10 led (2 rojos, 2 verdes , 2 amarillos y el resto a tu gusto)

L) 1 pinza de corte y una de punta

M) 10 juegos de caimanes de diferentes colores

N) 1 Cinta de aislar

O) 1 tabla de proto-board

P) un motor de juguete

Q) 3 focos (40, 60 y 100 W)

R) 10 resistencias ( 330, 220 , 100 y las otra de cualquier magnitud)

S) 1 tabla de perfocel de 30cm

T) 3 soquets circulares

U) 2 capacitores uno electroltico y otro cermico de diferentes capacidades

V) 2 bananas hembra y dos bananas machos ( uno rojo y otro negro)

W) 7m de cable No. 12

X) Una fuente de poder

Y) 2 Diodos y 2 transistores

REALIZA LAS SIGUIENTES ACTIVIDADES:

1. Qu pasa cuando se fijan(con el cautn y soldadura) los extremos de la pila a un pedazo de alambre y un extremo se conecta a la parte metlica del soquets y el otro extremo de la pila al punto inferior del foco (debajo de la parte metlica).

2. Cmo debes conectar un apagador en el circuito de la actividad 1?

3. Cmo debes conectar el multmetro en el circuito de la actividad 1 para medir el voltaje y anota el resultado?

4. Cmo debes conectar el multmetro en el circuito de la actividad 1 para medir la intensidad de la corriente y registra el resultado?

5. Cmo debes conectar el multmetro en el circuito de la actividad 1 para medir

La resistencia y anota el resultado y compara con el resultado terico.

6. Qu nombre recibe la corriente que se mide?

7. Realiza la misma actividad, pero, ahora en lugar de un foco utiliza un led(amarillo, rojo. o verde) e identifica el polo positivo y el polo negativo.

8. Cul es el sentido que sigue la corriente en un circuito simple para el caso de un foco de lmpara de mano y para un led rojo.

9. Escribe en qu consiste la Ley de Ohm

10. Calcula la resistencia de un foco de 100 watts si est conectado a una fuente de energa de 120 Voltios?

11. Consigue un motor de carrito de juguete o de una mueca y conctalo a una pila voltaica de 9 volts y mide la corriente que fluye y a partir de ah calcula la potencia. A) Sin resistencia, B) Con una resistencia de 330, C) Con dos resistencias conectadas en serie una de 330 y la otra de 220, D) conecta las dos resistencias en paralelo.

12. Arma un circuito con un led y una resistencia de 220, en serie y luego en paralelo en el protoboad y conctalo a una pila voltaica de 9 volts y compara la corriente y voltaje que consume cada led y la resistencia.

13. Arma un circuito de un led y una resistencia en serie y conctalo a una pila voltaica de 9 volts y comprueba la corriente y el voltaje.

14. Arma un circuitos en serie y luego en paralelo de tres focos de 100w, 60w,y 40 w en el perfocel de 30cm y medir la corriente y voltaje tericamente y compara experimentalmente con el multmetro, despus de ser conectado a una fuente alterna de 120Volts.

15. Arma un circuito en serie y luego en paralelo de tres resistencias 330, 220 y 100 en un protoboard y mide la corriente y el voltaje tericamente y compara experimentalmente con el multmetro, despus de ser conectado a una fuente de poder de 10Volts. Y compara cuando conectas a 120 volts.

16. En cada una de las actividades realiza un diagrama o dibujo de lo que realizas o toma fotografas y pega antes de anotar tus observaciones y conclusiones.

Tarea 10: Contesta la siguiente serie de ejercicios de la ley de ohm y circuitos elctricos; Cap27 Y 28 de Tippens (6 Edicin)

1) Cuntos electrones circulan cada segundo por un punto dado, en un alambre que conduce una corriente de 20 A? Cunto tiempo se necesita para que pasen 40C de carga por ese punto? Respuesta 1.25 x 10electrones, 2 segundos2) Halle la corriente en ampere cuando 690 C de carga pasan por un punto dado en 2 minutos Respuesta 5.75 A3) Cul es la cada del potencial a travs de un resistor de 4 cuando pasa por l una corriente de de 8 A? Respuesta 32.0V4) Calcule la corriente que pasa por un resistor de 5, a travs del cual hay una cada de potencial de 40 V. Respuesta:8.00 A5) Cunta fem se requiere para que pasen 60 mA a travs de una resistencia de 20 k?. Si se aplica esa misma fem a una resistencia de 300, Cul ser la nueva corriente? Respuesta:1200 V, 4 A6) Una lmpara elctrica tiene un filamento de 80 conectado a una lnea de 100 V cd. Cunta corriente pasa por el filamento? Cul es la prdida de potencia en Watt? Respuesta:1.38 A, 151W7) Un generador de 120V cd. Suministra 2.4 kW a un horno elctrico. Cunta corriente le proporciona? De cunto es la resistencia? Respuesta: 20A, 6

8) Un motor de 120V consume una corriente de 4.0 A Cuntos Joules de energa elctrica utiliza en 1 hora? Cuntos kilowatts-hora? Respuesta1.73MJ,0.48kWh9) Una turbina hidrulica suministra 2000kW a un generador elctrico con 80% de eficiencia y que produce un voltaje terminal de salida de 1200V. Cunta corriente se genera y cul es la resistencia elctrica? Respuesta:1.33 kA, 0.900

10) Una lnea de conduccin elctrica tiene una resistencia total de 4 kW. Cul es la prdida de potencia a travs de la lnea si la corriente se reduce a 6.0 mA?

Respuesta: 0.144W11) Un resistor de 5 est conectado en serie con otro de 3 y una bateria de 16 V. Cul es la resistencia efectiva y cul es la corriente en el circuito?

Respuesta:8.00, 2.00A

12) En el problema 28-2, Cul es la corriente en los resistores de 15 y 30? ( prob 28-2: Un resistor de 15 est conectado en paralelo con un resistor de 30 y una fuente de fem de 30 V. Cul es la resistencia efectiva y cul es la corriente suministrada?)

Respuesta: 2.00 A, 1.00 A

13) Un resistor de 18 y un resistor de 9 se conectan primero en paralelo, y despus en serie, con una batera de 24 V. Cul es la resistencia efectiva con cada conexin? Sin considerar la resistencia interna, Cul es la corriente total que suministra la batera en cada caso? Respuesta:6.00,27.0,4.00 A, 0.899

14) Un resistor de 8 y un resistor de 3 se conectan primero en paralelo, y despus en serie, con una fuente de 12V. Halle la resistencia efectiva y la corriente total con cada conexin Respuesta:2.18,5.50 A, 11.0,1.09 A

15) Tres resistencias de 4, 9 y 11 se conectan primero en serie y despus en paralelo. Calcule la resistencia efectiva con cada conexin Respuesta:24.0, 2.21

16) En un circuito descrito en el problema 28-10Cul es el voltaje a travs del resistor de 9 y cul es la corriente que pasa por el resistor de 6?( prob 28-10: Un resistor de 9 est conectado en serie con dos resistores en paralelo de 6 y 12. Cul es la diferencia de potencial en terminales si la corriente total que suministra la batera es de 4 A?) Respuesta:36.0 V 2.67 A17) Calcule la resistencia equivalente del circuito que muestra la fig(20 )

Respuesta: 2.22

18) Si se aplica una diferencia de potencial de 12V a los extremos libres en la fig20), Cules sern la corriente y el voltaje a travs del resistor de 2?

Respuesta1.60 A, 3.20 VUna resistencia de 6 se conecta a travs de una batera de 12 V que tiene una resistencia interna de 0.3Cunta corriente se suministra al circuito? Cunta corriente se suministra al circuito? Cul es la diferencia de potencial? entre terminales? Respuesta: 1.90 A, 11.4 V19) La diferencia de potencial en el circuito abierto de una batera es de 6 V. La corriente suministrada a un resistor de 4 es de 1.4 A Cul es entonces la resistencia interna? Respuesta:0.286

20) Una resistencia de 6 se conecta a travs de una batera de 12 V que tiene una resistencia interna de 0.3. Cunta corriente se suministra al circuito? Cul es la diferencia de potencial entre las terminales? Respuesta: 2400 W, 2320 W, 80 W21) Calcule la corriente total y la corriente que pasa por cada resistor en la fig(28-21) cuando la fem=24 V, y r= 0.4

Respuesta:I=15 A, =2 A,


Condensadores o capacitoresLos condensadores o capacitores son dispositivos los cuales tienen la funcin de almacenar energa. Estn constituidos por dos cuerpos conductores separados por un aislante: los conductores se conocen como armaduras y el aislante es su dielctrico.Existen varios tipos de capacitores que son el plano, el cilndrico y el esfrico. Su smbolo elctrico es:

La capacitancia o capacidad de un capacitor depende de la carga elctrica que se establece en sus armaduras y el voltaje aplicado. La capacitancia se expresa en faradios [f].

C = q /VAB

Otros factores que influyen en la capacitancia son:

El rea til de la armadura; entre mas grande es el rea mayor ser lacapacitancia.

La distancia entre las armaduras; entre menor sea la distancia entre las armaduras mayor ser la capacitancia.

Un capacitor almacena energa, y la cantidad de energa (E) es igual al trabajorealizado por la batera en el proceso de carga (Q) del capacitor (VAE) y se obtiene con la siguiente expresin: E = QVAB.

Conexin de capacitoresLos capacitores al igual que las bateras y las resistencias se pueden conectar en serie o paralelo. C1 =

C1 C2 C2

Serie ParaleloEn la agrupacin o conexin de capacitores tambin se puede sacar un capacitor equivalente:En la conexin en serie la capacitancia equivalente disminuye aun valormenor que el valor del capacitor de menor capacitancia, y se calcula con lasiguiente expresin: 1/C1 + 1/C2 + ... + 1/Cn =1/CE

=

C1 C2 CE

En la conexin en paralelo la capacitancia aumenta, de tal forma que lacapacitancia equivalente es igual a la suma de la capacitancia de cada capacitor. C1+ C2