UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO FILIAL BARRANCA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

FSICA III TEORIA Y PROBLEMAS

DELARC AYALA

PROLOGO

El conjunto de problemas resueltos que conforman la presente

publicacin han sido extrados de seminarios, exmenes y la teora

de los apuntes de clases realizadas durante el curso de Fsica III en

la Universidad Nacional Santiago Antunez de Mayolo Filial

Barranca.

Esta publicacin est pues dedicada a los estudiantes que desean

realmente aprender, lo que si debo resaltar es que ningn libro es

suficiente para aprender una materia, la asistencia de clases es

indispensable para un buen aprendizaje, al igual que el intercambio

de ideas con la asesora adecuada que es base de la buena

enseanza.

En cada uno de los captulos desarrollados en este texto, se sigue

el mismo procedimiento, despus del tratamiento terico de algn

tema de los captulos, se presentan problemas resueltos de

diferente grado de dificultad, con el propsito principal de afianzar

ciertos conceptos tericos que los estudiantes descuidan, y adems

se presentan problemas propuestos con respuestas para que el

lector pueda comprobar sus resultados.

Mi agradecimiento al Msc. Carlos A. Reyes Pareja quien nos brindo

una enseanza adecuada y motivo a publicar este texto.

Barranca 6 de noviembre del 2010 Delarc Daro Ayala Cacha Alumno UNASAM Filial BARRANCA

INDICE GENERAL

CAPTULO 1 CARGA MATERIA Y LEY DE COULOMB 1.1 Electrosttica ......................................................................................................... 1 1.2 Atomo .................................................................................................................... 1 1.3 Formas de electrizar un cuerpo ............................................................................. 2 1.4 Ley de las cargas electricas .................................................................................. 3 1.5 Cuantizacin de la carga electrica ........................................................................ 3 1.6 El electroscopio ..................................................................................................... 3 1.7 Clasificacin de la materia .................................................................................... 4 1.8 Ley de Coulomb .................................................................................................... 4 1.9 Distribucin continua de la carga electrica .......................................................... 12 1.10 Problemas propuestos del capitulo 1 ........................................................................... 16

CAPTULO 2 CAMPO ELECTRICO 2.1 Definicin ............................................................................................................ 19 2.2 Carga puntual ...................................................................................................... 19 2.3 Intensidad de campo electrico ............................................................................. 19 2.4 Relacin entre el campo electrico y la fuerza electrica ........................................ 20 2.5 Lneas de fuerza del campo elctrico .................................................................. 20 2.6 Campo electrico en un conductor ......................................................................... 23 2.7 Movimiento de particulas cargadas dentro de campos electricos uniformes ............................................................................................. 28 2.8 Campo electrico debido a una carga distribuida ................................................... 32 2.9 Simetria ................................................................................................................ 36 2.10 Para un plano infinito ........................................................................................... 42 2.11 Problemas propuestos del capitulo 2.................................................................... 43

CAPTULO 3 LEY DE GAUSS 3.1 Definicin ............................................................................................................ 47 3.2 El flujo electrico ................................................................................................... 47 3.3 Ley de Gauss ...................................................................................................... 52 3.4 Aplicaciones de la Ley Gauss ............................................................................. 53 3.5 Conductores en equilibrio electrostatico ............................................................. 68 3.6 Calculo del campo electrico para conductores cargados ..................................... 70 3.7 Problemas propuestos del capitulo 3 .................................................................. 76

CAPTULO 4 TRABAJO Y POTENCIAL ELECTRICO 4.1 Integral de linea ................................................................................................... 80 4.2 Trabajo y diferencia de potencial electrico ........................................................... 81 4.3 Potencial electrico ............................................................................................... 83 4.4 Problemas propuestos del capitulo 4 ................................................................. 110

CAPTULO 5 ELECTRODINAMICA 5.1 Introduccin ....................................................................................................... 114 5.2 Corriente electrica ............................................................................................. 114 5.3 Intensidad de corriente electrica ........................................................................ 116 5.4 Densidad de corriente electrica ......................................................................... 117 5.5 Velocidad de desplazamiento de los portadores de cargas .............................. 118

5.6 Ley de OHM microscopico para conductores .................................................... 119 5.7 Resistividad ...................................................................................................... 120 5.8 Resistencia electrica ......................................................................................... 121 5.9 Ley de OHM macroscopico ............................................................................... 122 5.10 Representacin de una resistencia electrica .................................................... 123 5.11 Variacin de una resistencia con la temperatura .............................................. 124 5.12 Asociacin de resistencias ............................................................................... 125 5.13 Conversin de resistencia estrella a delta y viceversa ...................................... 131 5.14 Leyes de Kirchhoff ............................................................................................. 134 5.15 Puente de Wheatstone ...................................................................................... 136 5.16 Teorema de la trayectoria .................................................................................. 138 5.17 La fuerza electromotriz ...................................................................................... 139 5.18 Energia y potencial electrico .............................................................................. 140 5.19 Potencia que se discipa en una resistencia ....................................................... 142 5.20 Cortocircuito de una resistencia electrica .......................................................... 142 5.21 Simetria ............................................................................................................. 145 5.22 Instrumentos de medicin electrica ................................................................... 148 5.23 Problemas propuestos del capitulo 5 .......................................................................... 152

CAPTULO 6 CAPACITANCIA 6.1 Capacidad de un conductor ............................................................................... 156 6.2 Capacitancia electrica ....................................................................................... 156 6.3 El condensador o capacitor ............................................................................... 157 6.4 Capacitancia del condensador .......................................................................... 157 6.5 Calculo de capacitancia de condensadores ...................................................... 157 6.6 Representacin de los condensadores en los circuitos electricos ..................... 162 6.7 Conexin de condensadores ............................................................................ 162 6.8 Energia que se almacena en un condensador ................................................... 164 6.9 Densidad de energia electrostatica ................................................................... 165 6.10 Circuito RC-SERIE ........................................................................................... 168 6.11 Problemas propuestos del capitulo 6 ................................................................ 174

CAPTULO 7 MAGNETISMO 7.1 Concepto ........................................................................................................... 178 7.2 Propiedades de los imanes ............................................................................... 178 7.3 Campo magnetico ............................................................................................. 179 7.4 Flujo magnetico ................................................................................................. 180 7.5 Fuerza magnetica sobre una carga en movimiento .......................................... 182 7.6 Fuerza de Lorentz ............................................................................................. 184 7.7 Modificacin de la regla de la mano derecha para hallar la direccin de la fuerza magnetica ........................................................ 185 7.8 Efecto hall ......................................................................................................... 185 7.9 Movimiento de particulas cargadas dentro de un campo magnetico uniforme ............................................................................... 187 7.10 Periodo del movimiento circular ........................................................................ 189 7.11 Fuerza magnetica sobre un conductor rectilineo con corriente .......................... 191 7.12 Fuerza momento de torsin sobre una espira con corriente .............................. 193 7.13 Momento dipolar magnetico .............................................................................. 194 7.14 Problemas propuestos del capitulo 7 ................................................................. 203

BIBLIOGRAFIA

1. Humberto Asmat Fsica General III, Teora y Problemas. Edit. Trama Impresiones

2. Serway Beichner Fsica Solucionario. Volumen 3 Edit. San Marcos

3. Humberto Leyva Naveros Electrosttica y Magnetismo. Edit. Moshera S.R.L.

4. A. Navarro F. Taipe Fsica III, Electrosttica. Edit. Ciencias S.R.Ltda.

5. A. Navarro F. Taipe Fsica III, Electrodinmica. Edit. Ciencias S.R.Ltda.

6. Marcoantonio Salvador Q. Fsica, Electrosttica. Edit. Cuscano

7. Marcoantonio Salvador Q. Fsica, Electrodinmica. Edit. Cuscano

8. Marcoantonio Salvador Q. Fsica, Condensadores. Edit. Cuscano

9. Marcoantonio Salvador Q. Fsica, Electromagnetismo. Edit. Cuscano