Electrotècnia
Respostes Tema 1 
1.- Aquesta resposta depèn de cada estudiant.

2.- La principal diferència és que un ió és un àtom que està carregat elèctricament, es a dir, en té electrons de més o de menys respecte a l'àtom neutre.

3.- L’energia total que té un electró qualsevol, és la suma de l’energia potencial i de l’energia cinètica. L’energia potencial ve provocada per l’atracció elèctrica cap al nucli i la repulsió cap als electrons de les capes inferiors. L’energia cinètica li ve donada per la velocitat a la que orbita l’electró. Com més gran sigui la distància que separi el nucli de l’electró, menys energia caldrà per moure l’electró de la seva òrbita.

4.- Primer Rutherford va descobrir i denominar les partícules emeses pel radi i també va identificar la partícula alfa com un àtom d’heli. Rutherford va utilitzar aquesta partícula en les seves investigacions sobre l’estructura atòmica: va demostrar que els àtoms no eren sòlids llançant un flux de partícules alfa contra una làmina d’or de 2000 àtoms de gruix, i s’adonà que la majoria de partícules travessaven fàcilment la làmina d’or. Això va demostrar que la majoria d’espai ocupat per un àtom està buit. Algunes partícules es van desviar, indicant d’aquesta manera que una petita part de l’àtom si era sòlida (el nucli). Així Rutherford aconseguí formular un model àtomic el 1911, que proposava l’àtom com una espècie de sistema solar microscòpic.

5.- L’elèctroscopi consisteix en un recipient de vidre que consta d’un tap aïllant, el qual fixa una barreta conductora, que sosté dues l’amines metàliques molt fines en un extrem i està connectada a l’objecte del qual volem mesurar la càrrega a l’altre. La distància que apareixerà entre les làmines serà directament proporcional a la càrrega del cos, deguda a la repulsió que pateixen dues càrregues del mateix signe elèctric.

6.- Queda carregat positivament +2 protons.

7.-    Q = Q'    F = 810N

F=K Q Q’/r2= K Q2/r2 Þ Q=(Fr2/K)½

Q= 810N·(0,1m)2/(9·109Nm2/C2) = 3·10-5C = 30 µC

8.- Q = 2µC = 2·10-6C    Q'= -5µC = 5·10-6C     r = 50 cm

F = K Q Q’/r2 = 9·109 Nm2/C2· 2·10-6 C· 5·10-6 C / (0,5m)2 = - 0,36 N (atracció)

9.-                 E = F/q = 0,325 N/ 2,5 m C = 130.000 N / C

10.-

E = 9·109 Nm2/C2· 5 · 10-6 C / (0,2m)2 = 1.125.000 N / C

11.-

E1 = 9 · 109Nm2/C2 · 5 · 10-6 C / (0,1m)2 = 450.000.000 N / C
E2 = 9 · 109Nm2/C2  · 8 · 106 C / (0,1m)2= 720.000.000 N / C
Et = ( E12 + E22 )½= 849 · 106 N / C
12.-    Q = 20 µC = 20 · 10-6 C    d = 2 m    K en el buit = 9·109Nm2/C2

 V = K · Q/d = 9 · 109 · 20 · 10-6C/(2m) = 90000 V = 90 KV

13.-     VAB = - 90000 V    dA = 1’5 m    dB = 1 m

VAB = VA - VB = K · Q · (1/dA - 1/dB)  Þ

 Þ Q = VAB / ( K· (1/dA - 1/dB)) = -90KV / ( 9·109Nm2/C2 ( 1/(1,5m) - 1/(1m))) = -3·10-5C=
Q = -30µC

14.-    Q1 = 10µC= 10 · 10-6 C    Q2 = -20µC = -20·10-6 C    Q3 = 15µC= 15·10-6 C

Hem de calcular el potencial que crearà cada càrrega respecte el punt A i la seva suma serà el potencial total. (recordem que el potencial elèctric és una magnitud escalar i no vectorial)

 Va-q3 = K · Q/d a-q3  = 9·109Nm2/C2 · 15 · 10-6C/1m = 135000 V

 Va-q2 = K · Q/d a-q2  = 9·109Nm2/C2 · -20 · 10-6C/2m = -90000 V

 Va-q1 = K · Q/d a-q1  = 9·109Nm2/C2 · 10 ·10-6C/(1’2m+2m) = 28125 V

  Vtotal = Va-q3  + Va-q2  + Va-q1 = 135000V + (-90000V) + 28125Vl = 73125 V

15.- Vol dir que l'electró es pot moure lliurements però dintre de l'estructura cristal.lina del metall.

16.- Els metalls solen tenir pocs electrons en la capa més exterior i, per tant, estan sotmesos a poca força d'atracció des del nucli de l'àtom.

17.-
                                         Q = I · t
                              Q = 5 A· 60s = 300 C

18.- Que per una secció transversal d’un conductor, passen 2 Coulombs cada segon.

19.-  S = 1,5 mm2    L = 28 m

r(70ºC) = r(20ºC)·(1 + a (T – 20º)) =1,72·10 –8 Wmm2/m·(1 + 3,9·10 -3 1/ºC·(70ºC - 20ºC))=
8.63354·10-7Wmm2/m

R = r·l/S = 8,63354·10-7Wmm2/m· 28m/(1,5·10-6 mm2)= 16,115W

20.-    t = 4h 30 min = 16200s    Q = 48600C

I = Q/t= 48600C/16200s = 3A

21.-    S= 0,1mm2= 0,1·10-6 m2    R= 1,5 W    r= 4,9·10-7 Wm

R = r·L/S Þ L  = R·S/ r = 1,5W·0,1·10-6m2/(4,9·10-7Wm) = 0,3 m

22.-    S= 0,15mm2  = 150·10-9m2     Ø=0,4mm    voltes= 30    r = 1,08·10-6 Wm

L = p·Ø·voltes=p·0,4mm·30 = 37,7mm = 37,7·10-3 m

R = r·l/S = 1,08·10-6Wm·37,7·10-3 m /(150·10-9m2  )= 271,4 mW

23.-
24.-
25.-
a) Desconnectaria la bombeta, a continuació miraria si l’aparell és analògic, si és així calibraria l’aparell a zero. I per últim connectaria l’òhmmetre entre els dos punts de la làmpada.

b) Mesurar la intesitat que recorre la bombeta i el voltatge que cau a la bombeta i aplicant llei d'Ohm R=V/I.

En el cas a) es mesuraria la resistència de la bombeta en fred i en el cas b) la resistencia de la bombeta en funcionament. Recordem que un material metàl.lic varia la seva resistència amb la temperatura