Resolución de Problemas Fundamentales de Electromagnetismo y Circuitos Eléctricos

1. Campo Eléctrico

Problema: Calcula el campo eléctrico a 8 cm de una carga de 12μC.

Fórmula: E=k q/r²

Datos:

k=9x10^9

Nm²/C²

q=12x10^-6C

r=0.08

Procedimiento:

E=(9x10^9)(12x10^-6)/(0.08)²

E=108X10³/0.00064 E=1.6875X10^7N/C

2. Circuito en Serie

Problema: Se conectan tres resistencias (5Ω, 10Ω, 15Ω) en serie a una tensión de 110V. Calcula la resistencia y la corriente del circuito.

Fórmulas:

Resistencia equivalente:  Req=R1+R2+R3 

Ley de Ohm: V=IR

Procedimiento: Req=5+10+15=30Ω

I=V/R=110V/30Ω I=3.67A

3. Circuito en Paralelo

Problema: Se conectan tres resistencias (5Ω, 7Ω, 9Ω) en paralelo a una tensión de 120V. Calcula la resistencia y la corriente.

Fórmula: 1/Req=1/R1+1/R2+1/R3

Procedimiento: 1/Req=1/5+1/7+1/9

1/Req=0.2+0.1429+0.1111 Req=1/0.454=2.2Ω

I=120V/2.2Ω

4. Campo Magnético en un Hilo Recto

Problema: Calcula el campo magnético a 7 cm de un conductor por el que circula 12A.

Fórmula: B= M0I/2πr

Datos:

M0=4π x10^-7Tm/A

I= 12A

r= 0.07m

Procedimiento: B=(4π x10^ -7)(129/2π (0.07) B=48π x10^ -7/0.14π  B=48x10^ -7/0.14 B=3.43x10^ -5T

5. Inducción Magnética en un Solenoide

Problema: Calcula la inducción magnética en un solenoide de 12 cm de longitud, en el aire, con 500 vueltas y una corriente de 8A.

Fórmula B=M0NI/L

Datos: N=500 L=0.12m I=8A M0=4π x10^ -7/A

Procedimiento:

Preguntas Teóricas

1. ¿Qué es un generador y cómo funciona?
   Un generador es un dispositivo que convierte energía mecánica en energía eléctrica mediante la inducción electromagnética. Funciona a través del movimiento de un conductor dentro de un campo magnético, lo que genera una corriente eléctrica.

2. ¿Qué son los materiales conductores y no conductores?

   • Conductores: Materiales que permiten el paso de la corriente eléctrica con facilidad, como el cobre, el aluminio y la plata.
   • No conductores (aislantes): Materiales que impiden el paso de la corriente eléctrica, como el plástico, la madera y la cerámica.

3. ¿Qué es la corriente eléctrica?
   Es el flujo de cargas eléctricas a través de un conductor, medido en amperios (A).

4. ¿Qué es la electrostática?
   Es la rama de la física que estudia las cargas eléctricas en reposo y las fuerzas que ejercen entre sí.

5. Describe brevemente los tres tipos de electrización.

   • Por contacto: Ocurre cuando un cuerpo cargado transfiere carga a otro al tocarlo.
   • Por frotamiento: Se transfiere carga al frotar dos materiales diferentes, generando cargas opuestas en cada uno.
   • Por inducción: Se genera una carga en un cuerpo sin contacto directo, solo acercando un objeto cargado.

6. ¿Qué es el campo eléctrico?
   Es la regíón del espacio alrededor de una carga eléctrica donde se ejercen fuerzas sobre otras cargas.

7. ¿Qué es un circuito eléctrico?
   Es un conjunto de elementos conectados que permiten el flujo de corriente eléctrica.

8. ¿Qué es la resistencia eléctrica?
   Es la oposición al flujo de corriente en un conductor, medida en ohmios (Ω).

9. Define la ley de atracción de cargas de Coulomb.
   La fuerza entre dos cargas eléctricas es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa: