Nombre: CI: Examen teórico de FISICA GENERAL II – 16 de febrero

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Examen teórico de FISICA GENERAL II – 16 de febrero de 2012
Preguntas de opción múltiple
1) Indicar cuál de las siguientes opciones es correcta:
a) Si el campo eléctrico es nulo en alguna región del espacio, el potencial eléctrico debe ser
también nulo en dicha región.
b) Si el potencial eléctrico es cero en un punto, el campo eléctrico debe ser nulo en dicho punto.
c) Si el potencial eléctrico es cero en una región del espacio, el campo eléctrico debe ser nulo en
dicha región.
d) Como la superficie de un conductor es equipotencial, la intensidad del campo eléctrico
externo y cerca de dicha superficie es uniforme, cualquiera sea la forma del conductor.
e) El potencial de un conductor cargado tiene siempre el mismo signo que la carga del
conductor.
2) Dos lámparas eléctricas, de resistencias R1 y R2 diferentes, se conectan de dos formas diferentes:
I) en serie, y los bornes de la serie se conectan a una fuente de valor ∆V
II) en paralelo, y los bornes del paralelo se conectan a una fuente de valor ∆V
En estas condiciones, indicar cuál de las siguientes opciones es correcta:
a) la que brilla más cuando están en serie es la de mayor R, y la que brilla más cuando están en
paralelo es la de menor R
b) la que brilla más cuando están en serie es la de menor R, y la que brilla más cuando están en
paralelo es la de mayor R
c) tanto en serie como en paralelo, la que brilla más siempre es la de mayor R
d) tanto en serie como en paralelo, la que brilla más siempre es la de menor R
e) la que brilla más cuando están en serie es la de mayor R, pero en paralelo ambas brillan igual
3) Respecto a las siguientes afirmaciones:
i) La ley de Ampère (sin la corrección de Maxwell) establece que el flujo magnético a través
de una superficie A es directamente proporcional a la corriente neta que atraviesa dicha superficie.
ii) La ley de Ampère (con la corrección de Maxwell) muestra que además de las corrientes,
los flujos no nulos de campo eléctrico generan también un campo magnético.
iii) Si I1 e I2 son las corrientes en dos espiras circulares contenidas en el plano de la hoja, la
integral del campo magnético a lo largo del borde de la hoja vale µ o por I1 + I2 si ambas giran en
sentido horario, o µo por I1 - I2 si la primera gira en sentido horario y la segunda en sentido
antihorario.
iv) El campo magnético creado por un pequeño elemento de corriente en un punto P del
espacio está contenido en el plano constituido por dicho elemento y el vector que apunta desde el
elemento hasta P.
Son correctas:
a) Todas
b) Ninguna
c) Solamente i) y iii)
d) Solamente
iv)
ii) y
e)
Ninguna
de
opciones anteriores
las
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4) Indicar cuál de las siguientes opciones es correcta:
a) El cociente entre las amplitudes del campo eléctrico y magnético Em/Bm depende de la
intensidad de la onda electromagnética.
b) Cada componente Ei del vector campo eléctrico E( x, t ) de una onda electromagnética plana
satisface la ecuación: c 2
 2 Ei
t 2

 2 Ei
x 2
, siendo c la velocidad de propagación de la onda.
c) Las ondas electromagnéticas transmiten energía en la dirección del vector campo eléctrico.
d) La intensidad de una onda electromagnética es la mitad del valor medio del módulo del
vector de Poynting S
e) El valor medio en el tiempo del módulo del vector de Poynting (  S  ) de una onda
electromagnética se puede expresar en término de la amplitud Em del campo eléctrico según:
 S 
1
2 0 c
E m2 (x,t)
Preguntas de desarrollo
Sea prolijo. Explique claramente cada uno de los términos intervinientes y fundamente
cada uno de los pasos en los desarrollos. Responda cada pregunta en hojas distintas.
Pregunta 1
a) Enuncie la ley de Coulomb para condiciones electrostáticas y a partir de la misma defina el
campo eléctrico. Calcule el campo eléctrico creado por un anillo de radio R, con carga Q
uniformemente distribuida en un punto sobre el eje del mismo, situado a una distancia z del
centro del anillo.
b) Enuncie la ley de Gauss para el campo eléctrico y aplicar la misma para calcular el campo creado
en todo el espacio por una línea de carga con densidad lineal uniforme e igual a .
c) En condiciones electrostáticas: ¿Cómo es el campo eléctrico en el interior de un conductor? ¿Y en
el exterior muy cercano del mismo?
d) ¿Cómo se distribuye la carga eléctrica en un conductor? Suponga un conductor hueco con carga
neta Q y que en su interior existe una carga puntual de valor –q. ¿Cómo se distribuyen las
cargas en esta situación?
e) Suponga que un conductor tiene dos zonas con radios de curvaturas R1 y R2 (R1>R2). Analice los
campos eléctricos E1 y E2 en puntos exteriores próximos a dichas superficies.
Pregunta 2
a) Escriba la expresión matemática más general y enuncie la ley de inducción electromagnética
de Faraday.
b) Enuncie la ley de Lenz y aplíquela a un ejemplo. ¿Cuál es su justificación física?
c) Explique la formación de un campo eléctrico inducido a partir de un campo magnético que
varía con el tiempo. De un ejemplo de aplicación y calcúlelo explícitamente.
d) Considere un alambre recorrido por una corriente I constante y una espira cuadrada, próxima
al alambre. En el caso A, la espira se mueve paralelamente al alambre, sin modificarse la
distancia de separación. En el caso B, la espira se desplaza perpendicularmente, alejándose
del alambre. Haga un esquema para cada uno de los casos, indicando si se inducen
corrientes. Justifique las respuestas.
e) Considere una espira rectangular de sección A que se coloca en una región donde existe un
campo magnético constante B. Inicialmente el plano de la espira es perpendicular al campo.
Si la espira comienza a girar con una velocidad angular  de modo que el eje de giro es
perpendicular al campo, ¿se inducirá alguna fem?. En caso afirmativo ¿cuánto vale?