Ped0809

Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Control
PRUEBAS DE EVALUACIÓN A DISTANCIA
CURSO 2008/09
FUNDAMENTOS FÍSICOS
DE LA INFORMÁTICA
NOMBRE:
CENTRO ASOCIADO:
FECHA DE ENTREGA:
(Espacio reservado para el profesor-tutor)
CALIFICACIÓN:
COMENTARIOS:

Fundamentos físicos de la Informática PED – Curso 2008/09
1
PRUEBAS DE EVALUACIÓN A DISTANCIA – CURSO 2008/09
Este cuadernillo constituye las Pruebas de Evaluación a Distancia de la
asignatura “Fundamentos físicos de la Informática”. Está compuesto por 24
ejercicios de desarrollo que cubren el contenido de la asignatura; aunque la
visión del temario de la asignatura es completa, obviamente, no es
exhaustiva.
La realización de estos ejercicios es voluntaria. El objetivo de las Pruebas de
Evaluación a Distancia (PED) es que su resolución le permita fijar los
conceptos teóricos desarrollados en el texto base y comprobar que los ha
asimilado.
MUY IMPORTANTE:
1. Este cuadernillo con sus respuestas debe entregarlo al profesor-
tutor de su Centro Asociado, que es quien se lo corregirá y
evaluará.
2. La realización de las PED es voluntaria. En principio, la nota de las
PED no tiene repercusión directa en la nota final de la asignatura,
aunque sí se refleja en el informe final que nos envía el profesor-
tutor sobre usted y puede ayudarle a aprobar si obtiene una nota
superior a 4,5 en la Prueba Presencial que realice.
3. Esta asignatura es cuatrimestral y se imparte en el primer
cuatrimestre, por lo que sólo hay tutorías en ese periodo. Téngalo en
cuenta porque, por ello, sólo se pueden realizar y evaluar las PED
en el primer cuatrimestre (no hay posibilidad de hacerlas en junio
aunque usted se presente a la prueba presencial extraordinaria de
septiembre).
4. Póngase en contacto con el profesor-tutor de su Centro Asociado
para que le indique los plazos que usted tiene para realizar las PED y
entregárselas. En ningún caso nos las debe enviar a los profesores
de la Sede Central.
Noviembre de 2008
El Equipo Docente

2
1. CAMPO ELÉCTRICO
EJERCICIO 1. Dadas tres cargas puntuales de 4 µC, -6 µC y 3 µC situadas en el plano XY
en los puntos (0,0), (6,8) y (12,0) respectivamente, con las coordenadas dadas en centímetros,
calcular la fuerza ejercida sobre cada carga.
EJERCICIO 2. Un cubo metálico sin carga, de 10 cm de lado, se coloca dentro de un
campo eléctrico externo permanente que es perpendicular a dos de sus caras. Sabiendo
que la carga total inducida sobre una de sus caras es de 1,2 nC, calcular la intensidad del
campo eléctrico y el flujo eléctrico que atraviesa cada una de las seis caras del cubo.
EJERCICIO 3. A un anillo de radio R y espesor despreciable, uniformemente cargado
con una carga total Q se le denomina carga uniforme anular. Calcular el valor del campo
eléctrico en un punto situado en el eje del anillo a una distancia x del centro.
2. CONDUCCIÓN Y RESISTENCIA ELÉCTRICA
EJERCICIO 4. Una carga de 5 nC se mueve en una trayectoria circular de 20 cm de
diámetro con una velocidad de 3·107
m/s. Calcular el valor de la corriente media debida
a la carga.
EJERCICIO 5. Sea una varilla recta de cobre de 50 cm de longitud y sección cuadrada
de 2 mm de lado. Cuando por ella circula una corriente de 4 A, su temperatura se eleva
hasta 52 ºC. En estas condiciones, calcular la caída de tensión entre sus extremos y la
energía que disipa en una hora por efecto Joule.
3. POTENCIAL ELÉCTRICO. CONDENSADORES
EJERCICIO 6. Sea la distribución de cargas del ejercicio 1. Calcular el trabajo que hay que
realizar para traer una carga de 5 µC desde el infinito hasta el punto (6,0).
EJERCICIO 7. Sea una carga anular de 5 nC y radio 10 mm. Una pequeña partícula de
de masa 1mg y carga 5 nC se sitúa en el eje del anillo a una distancia de 1 cm del centro
y se deja en libertad. Calcular la velocidad de la partícula cuando se encuentra a gran
distancia del anillo.
EJERCICIO 8. Sea una molécula con un momento dipolar eléctrico permanente de
valor 3,23·10-28
Cm situada dentro de un campo eléctrico uniforme de 103
V/m con el
que forma un ángulo de 20º. Calcular el momento del par que actúa sobre el dipolo y la
energía potencial del sistema.
EJERCICIO 9. Con dos cilindros conductores huecos de radios 2 cm y 4 cm, y los dos
de 10 cm de longitud. se construye un condensador cilíndrico tal y como se indica en la
figura. Calcular la capacidad del condensador en los tres casos siguientes: (a) sin

3
dieléctrico; (b) si se llena completamente el espacio que hay entre los dos cilindros con
un dieléctrico de constante dieléctrica κ igual a 2,24; (c) si se llena con el dieléctrico
anterior sólo la mitad de ese espacio (compare esta situación con la del apartado (c) del
ejemplo 3.9 del libro ¿qué similitudes y diferencias hay entre ambos casos?).
rint = 2 cm rext = 4 cm
L = 10 cm
4. MAGNETISMO E INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
EJERCICIO 10. Por una bobina cuadrada de 10 cm de lado y 25 vueltas circula una
corriente de 2 A. Esa bobina está situada en el plano XZ, tal y como se representa en la
figura, en el interior de un campo magnético uniforme (-0,4 î + 0,2 ĵ) T. Calcular: (a) el
momento magnético de la bobina; (b) el momento del par ejercido sobre la bobina;
(c) la intensidad de polo y la orientación de un imán longitudinal de 5 cm que posee un
momento magnético igual al de la bobina.
( )ˆ ˆB 0,4 i 0,2 j T= − +
r
2 A
z
y
x
EJERCICIO 11. La figura representa una espira rectangular de 5 cm por 15 cm, que
tiene una resistencia de 3 mΩ y que se desplaza hacia la derecha sobre la superficie del
papel con una velocidad constante de 25 mm/s. En su movimiento atraviesa una zona
del plano cuadrada de 0,5 m de lado en la que existe un campo magnético uniforme
perpendicular y saliente al papel de 1,4 T. Considerando el tiempo t=0 al instante en el
que la espira entra en la zona donde se encuentra el campo magnético, se pide calcular y
dibujar en función del tiempo y para el intervalo 0 ≤ t ≤ 40 s, el flujo que atraviesa la

4
espira y la corriente inducida que circula por ella. (Nota: considerar como sentido
positivo de la corriente el de las agujas del reloj. Despreciar cualquier autoinducción de
la espira).
B
r
v
r
0,5 x 0,5 m
5 x 15 cm
EJERCICIO 12. Para las dos bobinas acopladas magnéticamente de la figura
alimentadas por una fuente de tensión alterna, dibujar el circuito eléctrico indicando los
terminales correspondientes de las bobinas y calcular la corriente que circula y la
energía almacenada por ambas en función de las inductancias propias y mutua.
_+
E 0º
L1ML2
5. ANALISIS DE CIRCUITOS EN CORRIENTE CONTINUA. LEYES
FUNDAMENTALES
EJERCICIO 13. En el circuito de la figura, calcular la tensión y la corriente en cada
elemento y comprobar si se verifica el balance de potencias.
2
3
4 Ω
Ω
Ω20 V
18 V+_
+_
1 Ω

5
EJERCICIO 14. Utilizando el principio de superposición, calcular la tensión en la
resistencia de 2 Ω del circuito del ejercicio 13.
EJERCICIO 15. En el circuito de la figura, calcular el equivalente Thevenin entre los
terminales A y B. ¿Cuál es el valor de la resistencia que, conectada entre esos
terminales, consume la máxima potencia?, calcular dicha potencia.
36 Ω Ω2 A
12 V
+_
A
B
6. TRANSITORIOS
EJERCICIO 16. En el circuito de la figura el interruptor S se encuentra cerrado el
tiempo suficiente para garantizar el régimen permanente. En estas condiciones calcular
la energía almacenada en la bobina y en el condensador.
En el instante t=0 el interruptor se abre. Explicar qué ocurre y calcular la expresión de la
tensión en la bobina, uL(t), y en el condensador, uC(t). Dibujar esas dos variables (para
ello considerar que el régimen permanente se alcanza en un tiempo igual a cinco veces
la constante de tiempo).
6
2 mF 3
4 Ω
Ω
Ω+_
45 mH
UL
UC12 V
S
7. ANALISIS DE CIRCUITOS EN CORRIENTE ALTERNA
EJERCICIO 17. La figura representa la
pantalla de un osciloscopio en la que se
ven las formas de onda de la corriente y
la tensión en una determinada
impedancia. Para los valores dados
asociados a dichas formas de onda se
pide calcular: (a) los valores que
definen la forma de onda de la tensión:
periodo, frecuencia, pulsación, valor
máximo, valor eficaz y valor de pico a
pico; (b) valor complejo de la
impedancia y su factor de potencia.

6
EJERCICIO 18. Para cada uno de los dos circuitos de la figura, se pide calcular: (a) la
tensión y la corriente en cada elemento; (b) el balance de potencias (teorema de
Boucherot); (c) dibujar el diagrama fasorial de tensiones e intensidades, tomando como
origen de fases la tensión en la fuente; (d) el factor de potencia que ve la fuente de
tensión alterna.
10
5
830 µF75 sen(100·t) +_
(a)
Ω
Ω
10
5
16 mH60 V
100 Hz
+_
(b)
Ω
Ω
8. ELECTRÓNICA
EJERCICIO 19. En el circuito de la figura, calcular la expresión de la intensidad suministrada
por la fuente, iG(t), y de la tensión entre los terminales A y B, uAB(t), y dibujar las formas de onda
de esas dos variables (notas: considerar que todos los elementos son ideales [por lo que la caída de
tensión en el diodo cuando está en conducción es nula]; el valor de la tensión de la fuente de
alterna dado en la figura es el valor eficaz).
EJERCICIO 20. En el circuito de la figura calcular la potencia que disipa el diodo D. Se
sabe que las tres resistencias son iguales y de valor 30 Ω, y que el diodo tiene una
tensión umbral de 0,6 V y una resistencia interna de 0,4 Ω.
R
R
R = 30
5 V 20 V+_ +_
Ω
D

7
EJERCICIO 21. Calcular la caída de tensión en la resistencia RE en el circuito de la
figura.
Q
ß=100
RE= 10
RB=
1,8 k
RC= 22
U= 20 V+_
Ω
Ω
Ω
EJERCICIO 22. En el circuito de la figura, calcular la potencia disipada por el
transistor.
U2= 10 V+_ +_
Q
ß=100 RE= 12
RB= 660
RC= 24
U1= 20 V
Ω
Ω
Ω
9. TRASMISIÓN DE LA INFORMACIÓN
EJERCICIO 23. Una puerta digital tiene una impedancia de salida de 35Ω y se conecta
a una carga de 300 Ω mediante una línea de transmisión de 75 Ω, de 32 m de longitud y
que posee una permitividad relativa de 3,1. Calcular los coeficientes de reflexión en los
dos extremos de la línea de transmisión y la velocidad de propagación. Se sabe que el
tiempo de subida de las señales de la puerta lógica es de 10 ns, ¿qué tipo de modelo de
línea hay que utilizar para su estudio?
EJERCICIO 24. Sean dos sustancias transparentes A y B que están en contacto y cuyos
índices de refracción son 1,8 y 1,2 respectivamente. Calcular los ángulos de reflexión θr
y de refracción θR cuando un haz de luz incide con un ángulo θi de 35º respecto a la
normal sobre la superficie de separación de esas sustancias, para los dos casos
siguientes: (a) cuando el haz pasa de A a B; (b) cuando el haz pasa de B a A. Para cada
uno de esos dos casos calcular el ángulo crítico.
* * *

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