ejerciciosbioelectromagnetismo

FISICA DE LOS PROCESOS BIOLOGICOS
BIOELECTROMAGNETISMO
1. ¿Cuál es la carga total, en coulombios, de todos los electrones que hay en 3 moles
de átomos de hidrógeno?
-289481.4 Coulombios
2. Un átomo de hidrógeno consta de un electrón que orbita en torno a un protón a
una distancia media de 0.529x10 -10m. Calcular las fuerzas eléctrica y gravitatoria de
atracción que se ejercen mutuamente. Comentar la importancia relativa de las fuerzas
eléctrica y gravitatoria a nivel atómico. mp = 1.67x10-27Kg; me = 9.109x10-31Kg.
FG = 3.62610-47N
FE = 8.24210-8N
3. Una carga negativa de –0.6C ejerce una fuerza de atracción de módulo 0.5N
sobre una carga desconocida situada a una distancia de 0.25m. a) ¿Cuál es la carga
desconocida (magnitud y signo)? b) ¿Cuales son el módulo, dirección y sentido de la
fuerza que la carga desconocida ejerce sobre la carga de –0.6C?
a) q2 = 5.80C
b) módulo: 0.5N
dirección: la del vector interdistancia
sentido: hacia la carga q2.
4. Dos pequeñas esferas de plástico reciben cargas eléctricas positivas. Cuando están
separadas 30cm, la fuerza de repulsión entre ellas es de 0.150N. ¿Cuál es la carga de
cada esfera si, a) las dos cargas son iguales; b) una esfera tiene tres veces la carga de
la otra?
a) 1.2310-6C
b) q1 = 2.1210-6C
q2 = 7.0710-7C
5. Una carga q1 = 4C está en el origen de coordenadas y otra carga q 2 = 6C está en
el eje x, en el punto x = 3m. a) Hallar la fuerza ejercida sobre la carga q 2. b) Hallar la
fuerza ejercida sobre q1. c) ¿En qué diferirán las respuestas a) y b) si q2 vale -6C?
a) F12 = 0.024iN
b) F21 = -0.024iN
6. ¿A qué distancia de una carga puntual de 6nC tiene el campo eléctrico creado por
esa carga una magnitud de 5N/C?
3.28 metros
7. Encontrar el campo eléctrico debido a una partícula de -5C en un punto situado
0.4m por encima de esta partícula.
-280843.75jN/C
8. Una carga puntual de –8nC está situada en el origen de coordenadas. Encontrar el
campo eléctrico en el punto de coordenadas x = 1.2m, y = -1.6m.
-10.78i + 14.38j metros
9. Dos partículas puntuales con cargas q1 = 1nC y q2 = 3nC, están a una distancia de
1.2m. ¿En qué punto, a lo largo de la línea que las conecta, el campo eléctrico total
debido a las dos cargas es igual a cero?
0.44 metros
10. ¿Cuál es la magnitud de un campo eléctrico en el que la fuerza eléctrica sobre un
protón es igual a su peso?
1.02310-7N/C
11. Al hallar la aceleración del electrón o de otra partícula cargada tiene una
importancia especial el cociente entre la carga y la masa de la partícula. a) Calcular
e/m para un electrón. b) ¿Cuál es el valor, dirección y sentido de la aceleración de un
electrón en un campo eléctrico uniforme de valor 100N/C? Considerar que
inicialmente el electrón está en reposo.
a) 1.761011C/Kg
b) -1.761013m/s2
12. a) Calcular e/m para un protón y hallar su aceleración en un campo eléctrico
uniforme de valor 100N/C. b) Hallar el tiempo que tarda un protón inicialmente en
reposo en dicho campo en alcanzar la velocidad 0.01c (siendo c la velocidad de la
luz).
a) 95928144C/Kg
b) 312.52s
13. Una carga q se coloca en el origen de coordenadas y otra carga 2q se coloca en x
= a, y = 0. Hallar el potencial en x = a, y = a.
q 1  2 2 
V
VT  K 
a
2 
14. El potencial eléctrico a una distancia de 0.750m de una carga puntual es de 48V.
Si consideramos que el potencial es cero a una distancia infinita de la carga, ¿cuál es
la magnitud y el signo de la carga eléctrica.
4.00510-9C
15. Cuatro cargas puntuales de 2C se encuentran situadas en los vértices de un
cuadrado de 4m de lado. Calcular el potencial en el centro del cuadrado (tomando
como potencial cero el correspondiente al infinito) si: a) todas las cargas son
positivas; b) tres de las cargas son positivas y la otra negativa; c) dos son positivas y
las otras dos negativas.
a) VT = 25404.95V
b) VT = 12702.48V
c) VT = 0V
16. El momento eléctrico dipolar de una molécula de agua es 6.13 x 10 -30Cm. a) Si
este momento dipolar se debe a un par de cargas puntuales  e , ¿a qué distancia
relativa deben estar? b) Hallar la razón de esta distancia al radio de un átomo de
hidrógeno 5.29x10-11m.
a) 3.82610-11m
b) 0.732
17. Dos cargas puntuales q1 = 2pC y q2 = -2pC están separadas una distancia de 4m.
a) ¿Cuál es el momento dipolar de este par de cargas? b) Hacer un dibujo indicando
la dirección y sentido del momento dipolar.
a) 810-18Cm
18. En un experimento electroquímico, una corriente de 0.5A pasa a través de una
pila durante una hora. Si se necesitan dos electrones para neutralizar un ión, ¿cuántos
iones se neutralizan en ese tiempo?
5.6181021iones
19. Un tubo de vidrio lleno de gas tiene electrodos en cada extremo. Cuando se
aplica una diferencia de potencial suficientemente grande entre los dos electrodos, el
gas se ioniza; los electrones se desplaza hacia el electrodo positivo y los iones
positivos hacia el electrodo negativo. a) ¿Cuál es la intensidad de la corriente
eléctrica en una descarga de hidrógeno si cada segundo se desplazan 5.041018
electrones y 1.611018 protones en sentidos opuestos por una sección transversal del
tubo? b) ¿Cuál es el sentido de la corriente?
a) 1.065A
b) el del movimiento de las cargas positivas
20. Por un conductor circula una corriente estacionaria de 2A. a) ¿Cuánta carga fluye
por un punto del conductor en 5 minutos? b) Si la corriente se debe a un flujo de
electrones, ¿cuántos electrones deberán pasar por dicho punto en este tiempo?
a) 600C
b) 3.751021electrones
21. En un cierto haz de electrones, existen 5106 electrones por centímetro cúbico.
La energía cinética de los electrones es 10KeV y el haz es cilíndrico con un diámetro
de 1mm. a) ¿Cuál es la velocidad de los electrones? b) Hallar la corriente del haz.
a) 59307675m/s
b) 0.149mA
22. En un tubo fluorescente de 3cm de diámetro pasan por un punto determinado y
por cada segundo 21018 electrones y 0.51018 iones positivos (con una carga +e).
¿Cuál es la corriente que circula por el tubo?
0.4005A
23. a) Si una persona con las manos húmedas coge dos conductores y tiene una
resistencia de 1000, ¿qué diferencia de potencial es necesaria para producir una
corriente de 10mA que dejará bloqueadas las manos en los conductores? b) ¿Qué
diferencia de potencial se necesita para producir una corriente de 100mA, que
causaría fibrilación ventricular en 1s aproximadamente?
a) 10V
b) 100V
24. Una corriente de 10A en un alambre produce una diferencia de potencial de 2V
entre sus extremos. Si es un conductor óhmico, ¿qué corriente se produciría si la
diferencia de potencial fuera de 6V? ¿y si el conductor no fuera óhmico?
Para un conductor óhmico, 30A.
Si el conductor no es óhmico, no podemos decir cuanto vale la resistencia R.
25. La resistencia R y la resistividad  de una muestra en una pila de conductividad
se relacionan mediante   Rk, donde k es la constante de la pila que en este caso
tiene un valor igual a 42. a) Si la pila es cilíndrica, ¿qué representa k y cuáles son sus
unidades? b) Cuando la pila se llena con una disolución de sulfato de potasio, la
resistencia es de 570 ¿cuál es la resistividad de la solución? c) ¿Cuál es la
conductividad de la solución?
a) k = l/r2
b)  = 13.57m
c)  = 0.073-1m-1
26. Una barra de carbón de radio 0.1mm se utiliza para construir una resistencia. La
resistividad de este material es 3.510-5 .m. ¿Qué longitud de la barra de carbón se
necesita para obtener una resistencia de 10?
8.98mm
27. Las siguientes mediciones de intensidad de corriente eléctrica y de diferencias de
potencial se hicieron en una resistencia fabricada con cable de nicromo:
I(A)
0.50 1.00 2.00 4.00
V(V)
1.94 3.88 7.76 15.52
a) Dibujar una gráfica de V en función de I. b) ¿Este material obedece la ley de
Ohm? c) ¿Cuál es su resistencia?
b) Si
c) 3.88
28. Un condensador tiene una capacidad de 6.17F. ¿Cuánta carga debe eliminarse
para bajar la diferencia de potencial entre las placas en 50V.
C1
3.08510-4C
29. Los dos condensadores de la figura están
conectados en paralelo a una batería de forma que la
diferencia de potencial a través de cada uno de ellos
es V. Demostrar que un solo condensador C p
almacenará la misma cantidad de carga si Cp = C1 +
C2 (Cp se denomina capacidad equivalente).
C2
V
30. Un condensador de aire está hecho con dos placas paralelas separadas una
distancia de 1.2mm. La magnitud de la carga en cada placa es de 0.024F cuando la
diferencia de potencial es de 200V. a) ¿Cuál es la capacidad del condensador? b)
¿Cuál es el área de cada placa? c) ¿Cuál es la energía total almacenada?
a) 1.210-10F
b) 0.016m2
c) 2.410-6J
31. Un condensador plano-paralelo de 0.25mF de capacidad está cargado a una
diferencia de potencial de 96V. ¿Qué energía tendrá el condensador? Si la separación
entre placas es de 0.12mm, ¿qué campo eléctrico hay entre las placas? Suponer que
entre las placas hay vacío.
1.152 Julios
800000N/C
32. Un condensador de placas paralelas de 8F tiene una separación entre placas de
4mm y está cargado a una diferencia de potencial de 500V. Calcular la densidad de
energía en la región comprendida entre las placas en unidades de J/m3.
0.069J/m3
33. Tenemos dos resistencias iguales de 2, ¿cómo debemos colocarlas si queremos
que la potencia total sea máxima, en serie o en paralelo?
Hay que colocarlas en paralelo
34. Tenemos un conjunto de resistencias de 1, 4.5, 8.5, 12 y 33 formando un
circuito en serie con una fuente de f.e.m. que suministra 5V. Calcular la corriente, la
caída de tensión y la potencia consumida en cada una de las resistencias.
I = 84.75mA, la misma para todas las resistencias.
V(1) = 84.75mV; V(4.5) = 0.38V; V(8.5) = 0.72V; V(12) = 1.02V; V(33) =
28V.
P(1) = 7.1810-3W; P(4.5) = 0.032W; P(8.5) = 0.061W; P(12) = 0.086W;
P(33) = 0.24W.
35. Tenemos un conjunto de resistencias de 1, 4.5, 8.5, 12 y 33 dispuestas en
paralelo en un circuito con una fuente de f.e.m. que suministra 5V. Calcular la
corriente, la caída de tensión y la potencia consumida en cada una de las resistencias.
I(1) = 5A; I(4.5) = 1.11A; I(8.5) = 0.59A; I(12) = 0.42A; I(33) = 0.15A.
V = 5V, la misma para todas las resistencias.
P(1) = 25W; P(4.5) = 5.54W; P(8.5) = 2.96W; P(12) = 2.12W; P(33) =
0.74W.
36. En un circuito sencillo en el cual hay un generador de f.e.m. que suministra 24V,
tenemos conectado un aparato cuya resistencia es de 1000. Queremos medir la
intensidad de la corriente que circula por el circuito con un amperímetro de
resistencia interna 1, que debemos colocar en serie con la resistencia. ¿Cuál es el
error que introducimos en el valor de la corriente eléctrica al determinarla
experimentalmente con el amperímetro?
un 0.01%
37. En el circuito anterior, queremos medir la caída de potencial en la resistencia de
1000 y para eso utilizamos un voltímetro que ponemos en paralelo con la
resistencia. Para que la intensidad que pasa por la resistencia del circuito sea
prácticamente la misma que cuando no tenemos conectado el voltímetro, ¿nos
interesa que la resistencia del voltímetro sea muy grande o muy pequeña?
La resistencia debe ser lo más grande posible.
38. Se conecta una resistencia variable R a una fuente que suministra una caída de
potencial V que permanece constante, independientemente del valor de R. Para un
valor R = R1, la corriente es de 6A. Cuando R aumenta hasta un valor R 2 = R1+10,
la corriente cae hasta 2A. Hallar R1 y V.
R1 = 2.5; V = 15V.
39. Determinar la fuerza que actúa sobre un protón que se mueve con velocidad v =
4106im/s en un campo magnético B = 2kT.
-1.2810-12jN
40. Una carga q = -2.64nC se mueve con velocidad de 2.75106im/s. Hallar la fuerza
que actúa sobre la carga si el campo magnético B es: a) 0.48jT; b) 0.65i+0.65jT; c)
0.75iT; d) 0.65i+0.65kT.
a) -3.4810-3kN
b) -4.71910-3kN
c) 0N
d) 4.71910-3jN
41. Por un conductor rectilíneo largo circula una corriente de 10A. Hallar la
magnitud del campo magnético a una distancia de: a) 10cm; b) 50cm; c) 2m del
centro del conductor.
a) 210-5T
b) 410-6T
c) 110-6T
42. Un solenoide de 2.7m de longitud posee un radio de 0.85cm y 600 vueltas. Por él
circula una corriente de 2.5A. Determinar aproximadamente el campo magnético B
sobre el eje del solenoide.
0.11T