Ejercicios resueltos de electricidad y magnetismo

Ejercicios de la unidad 6 del curso de física: electromagnetismo. Usa $k = 9\times10^9$ N·m²/C² y $\mu_0 = 4\pi\times10^{-7}$ T·m/A. Resuelve cada uno y después da clic en «Ver respuesta».

Carga, ley de Coulomb y campo eléctrico

1.- Dos cuerpos con carga negativa:

• a) Se atraen
• b) Se repelen
• c) No interactúan
• d) Se neutralizan

1. RespuestaVer respuestaOcultar respuesta

b) Cargas del mismo signo se repelen.

2.- Calcula la fuerza entre dos cargas de $2\ \mu\text{C}$ y $3\ \mu\text{C}$ separadas 0.3 m.

2. RespuestaVer respuestaOcultar respuesta

$$F = \frac{(9\times10^9)(2\times10^{-6})(3\times10^{-6})}{0.09} = 0.6\ \text{N}\ \text{(repulsión)}$$

3.- Si la distancia entre dos cargas se triplica, la fuerza:

• a) Se triplica
• b) Se reduce a la tercera parte
• c) Se reduce a la novena parte
• d) No cambia

3. RespuestaVer respuestaOcultar respuesta

c) $F \propto \dfrac{1}{r^2}$: $\dfrac{1}{3^2} = \dfrac{1}{9}$.

4.- ¿Cuál es el campo eléctrico a 0.3 m de una carga de $5\ \mu\text{C}$?

4. RespuestaVer respuestaOcultar respuesta

$E = \dfrac{(9\times10^9)(5\times10^{-6})}{0.09} = \dfrac{45\times10^3}{0.09} = 5\times10^5$ N/C.

5.- Una carga de $2\ \mu\text{C}$ se coloca en un campo de $3\times10^4$ N/C. ¿Qué fuerza siente?

5. RespuestaVer respuestaOcultar respuesta

$F = qE = (2\times10^{-6})(3\times10^4) = 0.06$ N.

Ley de Ohm y potencia

6.- ¿Qué corriente circula por una resistencia de 60 Ω conectada a 120 V?

6. RespuestaVer respuestaOcultar respuesta

$I = \dfrac{120}{60} = 2$ A.

7.- Por un foco conectado a 120 V circulan 0.5 A. ¿Cuál es su resistencia y su potencia?

7. RespuestaVer respuestaOcultar respuesta

$R = \dfrac{120}{0.5} = 240$ Ω; $P = 120(0.5) = 60$ W.

8.- Si un cable se hace el doble de largo (con el mismo grosor y material), su resistencia:

• a) Se reduce a la mitad
• b) Se duplica
• c) Se cuadruplica
• d) No cambia

8. RespuestaVer respuestaOcultar respuesta

b) $R = \rho\dfrac{L}{A}$: la resistencia es proporcional a la longitud.

9.- Un horno eléctrico de 1 500 W funciona 2 horas al día durante 30 días. ¿Cuántos kWh consume?

9. RespuestaVer respuestaOcultar respuesta

$E = 1.5\ \text{kW}\times 60\ \text{h} = 90$ kWh.

Circuitos

10.- Calcula la resistencia equivalente de 2, 3 y 5 Ω en serie y la corriente si se conectan a 20 V.

10. RespuestaVer respuestaOcultar respuesta

$R_{eq} = 10$ Ω; $I = \dfrac{20}{10} = 2$ A.

11.- ¿Cuál es la resistencia equivalente de 6 Ω y 3 Ω en paralelo?

• a) 9 Ω
• b) 2 Ω
• c) 4.5 Ω
• d) 18 Ω

11. RespuestaVer respuestaOcultar respuesta

b) $R_{eq} = \dfrac{6(3)}{6+3} = 2$ Ω.

12.- Dos resistencias de 6 Ω y 3 Ω en paralelo se conectan a 12 V. ¿Qué corriente pasa por cada una?

12. RespuestaVer respuestaOcultar respuesta

Ambas tienen 12 V: $I_1 = \dfrac{12}{6} = 2$ A e $I_2 = \dfrac{12}{3} = 4$ A. Total: 6 A.

13.- Una resistencia de 4 Ω está en serie con un par en paralelo de 12 Ω y 6 Ω. ¿Cuál es la resistencia equivalente?

13. RespuestaVer respuestaOcultar respuesta

Paralelo: $\dfrac{12(6)}{18} = 4$ Ω. Total: $4 + 4 = 8$ Ω.

14.- Calcula la capacitancia equivalente de 4 μF y 12 μF en serie y en paralelo.

14. RespuestaVer respuestaOcultar respuesta

Serie: $\dfrac{4(12)}{16} = 3$ μF. Paralelo: $4 + 12 = 16$ μF.

Magnetismo e inducción

15.- ¿Cuál es el campo magnético a 5 cm de un cable que lleva 10 A?

15. RespuestaVer respuestaOcultar respuesta

$$B = \frac{(4\pi\times10^{-7})(10)}{2\pi(0.05)} = 4\times10^{-5}\ \text{T}$$

16.- Una bobina de 100 vueltas experimenta un cambio de flujo de 0.02 Wb en 0.1 s. ¿Qué voltaje se induce?

16. RespuestaVer respuestaOcultar respuesta

$|\varepsilon| = N\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t} = 100\cdot\dfrac{0.02}{0.1} = 20$ V.

17.- Un transformador tiene 500 vueltas en el primario y 50 en el secundario. Si se conecta a 120 V, ¿qué voltaje entrega?

• a) 1 200 V
• b) 12 V
• c) 60 V
• d) 120 V

17. RespuestaVer respuestaOcultar respuesta

b) $V_s = 120\cdot\dfrac{50}{500} = 12$ V.

18.- Un imán está quieto dentro de una bobina. ¿Se induce corriente?

18. RespuestaVer respuestaOcultar respuesta

No. Solo se induce corriente cuando el flujo magnético cambia, por ejemplo, al mover el imán.

Si tuviste dudas, repasa las clases de esta unidad:

Ley de Coulomb y campo eléctrico

Ley de Ohm y potencia

Circuitos

Campo magnético e inducción

Referencias

• Tippens, P. E. (2011). Física: conceptos y aplicaciones (7.ª ed.). McGraw-Hill.
• Colegio Nacional de Matemáticas. Guía práctica para el examen de ingreso a la universidad. Pearson Educación (temario de referencia).

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