Instituto Universitario Politécnico Santiago MariñoExtensión Barinas
Dpto. de Ingeniería IndustrialFísica II
Ejemplos de Ejercicios de:Fuerza Electromotriz
Circuitos de Corriente AlternaEcuaciones de Maxwell
Grupo No. 3Leonel Quintero C.I. 11164618Rafael Mora Muñoz C.I. 11494482
Ejemplo 1.- Una espira rectangular de alambre con longitud a y ancho b y resistencia R está situada cerca de un alambre infinitamente largo que conduce una corriente i, como se muestra en la figura 10.3. La distancia desde el alambre largo a la espira es r(t). Hallar: a) La magnitud del flujo magnético a través de la espira.b) La fem en la espira al moverse alejándose del alambre largo con una rapidez constante V. c) La corriente en la espira.
Fuerza Electromotriz
Por la ley de Ampere la intensidad del campo magnético creado por un alambre largo que conduce una corriente i a una distancia z del alambre es
Es decir, el campo varía sobre la espira y esta dirigido entrando a la pagina, como en la figura.
a) Puesto que es paralelo a
se puede expresar el flujo magnético a través de dA como
entonces para este caso por lo tanto
b) Como el flujo magnético a medida que la espira se mueve con velocidad constante cambia, entonces de acuerdo con la ley de Faraday la fem es
c) Por lo tanto la corriente inducida en la espira es
Ejemplo 2.- Una barra metálica de longitud L gira con una frecuencia angular dentro de un campo magnético uniforme
En la figura un elemento de alambre dr se mueve con una velocidad tangencial perpendicular a . Ese elemento tiene un fem
dada por donde es la velocidad de cada de cada elemento dr. Puesto que las fem de cada elemento están en “serie”
Como un segundo enfoque para este problema, se considera que, en cualquier instante, el flujo encerrado por el sector aob en la figura esta dado por
donde es el área del sector mencionado. Por lo tanto la fem es
Circuitos de Corriente Alterna
Ejemplo 1: Un circuito serie de corriente alterna consta de una resistencia R de 200 W, una autoinducción de 0’3 H y un condensador de 10 m F. Si el generador suministra una fuerza electromotriz V = 2 0’5 sen ( 1000 t), calcular : 1.- la impedancia del circuito2.- la intensidad instantánea
360)100300(300
10001010
110030́300
1
22
2
62
22
CLRZ
ZXL
XC
R
XL -XC
1.-
2.- AZ
VI 30 10933́
360
2
8330́360
300cos
Z
R 586,0 ;rad
circuito inductivo = Tensión adelantada respecto de I(Intensidad RETRASADA respecto V)
586,01000sen10933́ 3 ttI
Ejemplo 2.- Un condensador de 1 m F se carga a 1000 V mediante una batería . Se desconecta de la batería, y se conecta inmediatamente a los extremos de otros dos condensadores, previamente descargados, de 2 y 8 m F de capacidad, respectivamente, conectados entre si como se muestra en la figura. Calcular :
1.- la diferencia de potencial entre las placas del primer condensador después de la conexión a los otros dos
2.- la variación de energía electrostática asociada al proceso
1CF1
2C
F2
3C
F8
´1Q
´2Q
0
11 V
QC
1.-
CVCQ 336011 101010 ;
61́82
82
32
3223
CC
CCC F 62́61́1231123 CCC ;
´2
´1 QQQ
´´ 21 VVVF
3851062́
106
3
123
C
QVF
50́)10(102
1
2
1 236200 VCEA2.-
1920́)385(1062́2
1
2
1 232123
FD VCE
J
3080́ DA EEE J
J