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  1. Prefacio
  2. Termodinámica
    1. 1 Temperatura y calor
      1. Introducción
      2. 1.1 Temperatura y equilibrio térmico
      3. 1.2 Termómetros y escalas de temperatura
      4. 1.3 Dilatación térmica
      5. 1.4 Transferencia de calor, calor específico y calorimetría
      6. 1.5 Cambios de fase
      7. 1.6 Mecanismos de transferencia de calor
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    2. 2 Teoría cinética de los gases
      1. Introducción
      2. 2.1 Modelo molecular de un gas ideal
      3. 2.2 Presión, temperatura y velocidad media cuadrática (rms)
      4. 2.3 Capacidad calorífica y equipartición de energía
      5. 2.4 Distribución de las velocidades moleculares
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    3. 3 Primera ley de la termodinámica
      1. Introducción
      2. 3.1 Sistemas termodinámicos
      3. 3.2 Trabajo, calor y energía interna
      4. 3.3 Primera ley de la termodinámica
      5. 3.4 Procesos termodinámicos
      6. 3.5 Capacidades térmicas de un gas ideal
      7. 3.6 Procesos adiabáticos para un gas ideal
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    4. 4 Segunda ley de la termodinámica
      1. Introducción
      2. 4.1 Procesos reversibles e irreversibles
      3. 4.2 Máquinas térmicas
      4. 4.3 Refrigeradores y bombas de calor
      5. 4.4 Enunciados de la segunda ley de la termodinámica
      6. 4.5 El ciclo de Carnot
      7. 4.6 Entropía
      8. 4.7 Entropía a escala microscópica
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
  3. Electricidad y magnetismo
    1. 5 Cargas y campos eléctricos
      1. Introducción
      2. 5.1 Carga eléctrica
      3. 5.2 Conductores, aislantes y carga por inducción
      4. 5.3 Ley de Coulomb
      5. 5.4 Campo eléctrico
      6. 5.5 Cálculo de los campos eléctricos de las distribuciones de carga
      7. 5.6 Líneas de campo eléctrico
      8. 5.7 Dipolos eléctricos
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    2. 6 Ley de Gauss
      1. Introducción
      2. 6.1 Flujo eléctrico
      3. 6.2 Explicar la ley de Gauss
      4. 6.3 Aplicación de la ley de Gauss
      5. 6.4 Conductores en equilibrio electrostático
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    3. 7 Potencial eléctrico
      1. Introducción
      2. 7.1 Energía potencial eléctrica
      3. 7.2 Potencial eléctrico y diferencia de potencial
      4. 7.3 Cálculo del potencial eléctrico
      5. 7.4 Determinación del campo a partir del potencial
      6. 7.5 Equipotential Surfaces and Conductors
      7. 7.6 Aplicaciones de la electrostática
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    4. 8 Capacitancia
      1. Introducción
      2. 8.1 Condensadores y capacitancia
      3. 8.2 Condensadores en serie y en paralelo
      4. 8.3 Energía almacenada en un condensador
      5. 8.4 Condensador con dieléctrico
      6. 8.5 Modelo molecular de un dieléctrico
      7. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    5. 9 Corriente y resistencia
      1. Introducción
      2. 9.1 Corriente eléctrica
      3. 9.2 Modelo de conducción en metales
      4. 9.3 Resistividad y resistencia
      5. 9.4 Ley de Ohm
      6. 9.5 Energía eléctrica y potencia
      7. 9.6 Superconductores
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    6. 10 Circuitos de corriente directa
      1. Introducción
      2. 10.1 Fuerza electromotriz
      3. 10.2 Resistores en serie y en paralelo
      4. 10.3 Reglas de Kirchhoff
      5. 10.4 Instrumentos de medición eléctrica
      6. 10.5 Circuitos RC
      7. 10.6 Cableado doméstico y seguridad eléctrica
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    7. 11 Fuerzas y campos magnéticos
      1. Introducción
      2. 11.1 El magnetismo y sus descubrimientos históricos
      3. 11.2 Campos y líneas magnéticas
      4. 11.3 Movimiento de una partícula cargada en un campo magnético
      5. 11.4 Fuerza magnética sobre un conductor portador de corriente
      6. 11.5 Fuerza y torque en un bucle de corriente
      7. 11.6 El efecto Hall
      8. 11.7 Aplicaciones de las fuerzas y campos magnéticos
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    8. 12 Fuentes de campos magnéticos
      1. Introducción
      2. 12.1 La ley de Biot-Savart
      3. 12.2 Campo magnético debido a un cable recto delgado
      4. 12.3 Fuerza magnética entre dos corrientes paralelas
      5. 12.4 Campo magnético de un bucle de corriente
      6. 12.5 Ley de Ampère
      7. 12.6 Solenoides y toroides
      8. 12.7 El magnetismo en la materia
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    9. 13 Inducción electromagnética
      1. Introducción
      2. 13.1 Ley de Faraday
      3. 13.2 Ley de Lenz
      4. 13.3 Fuerza electromotriz (emf) de movimiento
      5. 13.4 Campos eléctricos inducidos
      6. 13.5 Corrientes de Foucault
      7. 13.6 Generadores eléctricos y fuerza contraelectromotriz
      8. 13.7 Aplicaciones de la inducción electromagnética
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    10. 14 Inductancia
      1. Introducción
      2. 14.1 Inductancia mutua
      3. 14.2 Autoinducción e inductores
      4. 14.3 Energía en un campo magnético
      5. 14.4 Circuitos RL
      6. 14.5 Oscilaciones en un circuito LC
      7. 14.6 Circuitos RLC en serie
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    11. 15 Circuitos de corriente alterna
      1. Introducción
      2. 15.1 Fuentes de ac
      3. 15.2 Circuitos simples de ac
      4. 15.3 Circuitos en serie RLC con ac
      5. 15.4 Potencia en un circuito de ac
      6. 15.5 Resonancia en un circuito de ac
      7. 15.6 Transformadores
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    12. 16 Ondas electromagnéticas
      1. Introducción
      2. 16.1 Ecuaciones de Maxwell y ondas electromagnéticas
      3. 16.2 Ondas electromagnéticas planas
      4. 16.3 Energía transportada por las ondas electromagnéticas
      5. 16.4 Momento y presión de radiación
      6. 16.5 El espectro electromagnético
      7. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
  4. A Unidades
  5. B Factores de conversión
  6. C Constantes fundamentales
  7. D Datos astronómicos
  8. E Fórmulas matemáticas
  9. F Química
  10. G El alfabeto griego
  11. Clave de Respuestas
    1. Capítulo 1
    2. Capítulo 2
    3. Capítulo 3
    4. Capítulo 4
    5. Capítulo 5
    6. Capítulo 6
    7. Capítulo 7
    8. Capítulo 8
    9. Capítulo 9
    10. Capítulo 10
    11. Capítulo 11
    12. Capítulo 12
    13. Capítulo 13
    14. Capítulo 14
    15. Capítulo 15
    16. Capítulo 16
  12. Índice

Compruebe Lo Aprendido

11.1

a. 0 N; b. 2,4×10−14k^N;2,4×10−14k^N; c. 2,4×10−14j^N;2,4×10−14j^N; d. (7,2j^+2,2k^)×10−15N(7,2j^+2,2k^)×10−15N

11.2

a. 9,6×10−12N9,6×10−12N hacia el sur; b. wFm=1,7×10−15wFm=1,7×10−15

11.3

a. se dobla hacia arriba; b. se dobla hacia abajo

11.4

a. alineado o antialineado; b. perpendicular

11.5

a. 1,1 T; b. 1,6 T

11.6

0,32 m

Preguntas Conceptuales

1 .

Ambas dependen del campo. La fuerza eléctrica depende de la carga, mientras que la fuerza magnética depende de la corriente o de la velocidad del flujo de carga.

3 .

La magnitud de las fuerzas magnéticas del protón y del electrón es la misma, ya que tienen la misma cantidad de carga. Sin embargo, la dirección de estas fuerzas es opuesta. Las aceleraciones son de sentido contrario y el electrón tiene una aceleración mayor que el protón debido a su menor masa.

5 .

El campo magnético debe apuntar paralelo o antiparalelo a la velocidad.

7 .

Una brújula apunta hacia el polo norte de un electroimán.

9 .

La velocidad y el campo magnético pueden ajustarse juntos en cualquier dirección. Si hay una fuerza, la velocidad es perpendicular a ella. El campo magnético también es perpendicular a la fuerza si existe.

11 .

La fuerza sobre un cable la ejerce un campo magnético externo creado por un cable u otro imán.

13 .

Los malos conductores tienen una menor densidad de portadores de carga, n, que, según la fórmula del efecto Hall, se relaciona con un mayor potencial Hall. Los buenos conductores tienen una mayor densidad de portadores de carga y, por tanto, un menor potencial Hall.

Problemas

15 .

a. izquierda; b. dentro de la página; c. arriba de la página; d. sin fuerza; e. derecha; f. abajo

17 .

a. a la derecha; b. dentro de la página; c. hacia abajo

19 .

a. dentro de la página; b. a la izquierda; c. fuera de la página

21 .

a. 2,64×10−8N;2,64×10−8N; norte b. La fuerza es muy pequeña, por lo que esto implica que el efecto de las cargas estáticas en los aviones es insignificante.

23 .

10,1 ° ; 169,9 ° 10,1 ° ; 169,9 °

25 .

4,27 m

27 .

a. 4,80×10−19C;4,80×10−19C; b. 3; c. Esta relación debe ser un número entero porque las cargas deben ser números enteros de la carga básica de un electrón. No hay cargas libres con valores inferiores a esta carga básica y todas las cargas son múltiplos enteros de esta carga básica.

29 .

(a) 3,27 x 104 m/s (b) 12,525 m (c) 292 m (d) 6,83 m.

31 .

a. 1,8×107m/s;1,8×107m/s; b. 6,8×106eV;6,8×106eV; c. 3,4×106V3,4×106V

33 .

a. izquierda; b. dentro de la página; c. arriba; d. sin fuerza; e. derecha; f. abajo

35 .

a. dentro de la página; b. a la izquierda; c. fuera de la página

37 .

a. 2,50 N; b. Esto significa que las líneas eléctricas del tren ligero deben estar sujetas para no ser movidas por la fuerza causada por el campo magnético de la Tierra.

39 .

a. τ=NIAB,τ=NIAB, así que ττ disminuye un 5,00 % si B disminuye un 5,00 %; b. 5.26 % de aumento

41 .

10,0 A

43 .

A · m 2 · T = A · m 2 . N A · m = N · m A · m 2 · T = A · m 2 . N A · m = N · m

45 .

3,48 × 10 −26 N · m 3,48 × 10 −26 N · m

47 .

0,666 N · m 0,666 N · m

49 .

5,8 × 10 −6 V 5,8 × 10 −6 V

51 .

4,8 × 10 7 C/kg 4,8 × 10 7 C/kg

53 .

a. 4,4×10−8s;4,4×10−8s; b. 0,21 m

55 .

a. 1,92×10−12J;1,92×10−12J; b. 12 MeV; c. 12 MV; d. 5,2×10−8s;5,2×10−8s; e. 1,92×10−12J,1,92×10−12J, 12 MeV, 12 V, 10,4×10−8s10,4×10−8s

57 .

a. 2,50×10−2m;2,50×10−2m; b. Sí, esta distancia entre sus trayectorias es claramente lo suficientemente grande como para separar el U-235 del U-238, ya que es una distancia de 2,5 cm.

Problemas Adicionales

59 .

-7,2 × 10 −15 N j ^ -7,2 × 10 −15 N j ^

61 .

9,8×10−5j^T;9,8×10−5j^T; las fuerzas magnéticas y gravitacionales deben equilibrarse para mantener el equilibrio dinámico

63 .

1,13 × 10 −3 T 1,13 × 10 −3 T

65 .

( 1,6 i ^ 1,4 j ^ 1,1 k ^ ) × 10 5 V/m ( 1,6 i ^ 1,4 j ^ 1,1 k ^ ) × 10 5 V/m

67 .

a. movimiento circular en un plano norte, hacia abajo; b. (1,61j^0,58k^)×10−14N(1,61j^0,58k^)×10−14N

69 .

El protón tiene más masa que el electrón, por lo que su radio y su periodo serán mayores.

71 .

1,3 × 10 −25 kg 1,3 × 10 −25 kg

73 .

1:0,707:1

75 .

1/4

77 .

a. 2,3×10−4m;2,3×10−4m; b. 1,37×10−4m1,37×10−4m

79 .

a. 30,0°;30,0°; b. 4,80 N

81 .

a. 0,283 N; b. 0,4 N; c. 0 N; d. 0 N

83 .

0 N y 0,012 Nm

85 .

a. 0,31Am2;0,31Am2; b. 0,16 Nm

87 .

0,024 Am 2 0,024 Am 2

89 .

a. 0,16Am2;0,16Am2; b. 0,016 Nm; c. 0,028 J

91 .

(Prueba)

93 .

4,65 × 10 −7 V 4,65 × 10 −7 V

95 .

Dado que E=Blv,E=Blv, donde la anchura es el doble del radio, I=2r,I=2r, I=nqAvd,I=nqAvd,
vd=InqA=Inqπr2vd=InqA=Inqπr2 así que E=B×2r×Inqπr2=2IBnqπ r1r1d.E=B×2r×Inqπr2=2IBnqπ r1r1d.
El voltaje Hall es inversamente proporcional al diámetro del cable.

97 .

6,92×107m/s;6,92×107m/s; 0,602 m

99 .

a. 2,4×10−19C;2,4×10−19C; b. no es un múltiplo entero de e; c. hay que suponer que todas las cargas tienen múltiplos de e, podría haber otras fuerzas no consideradas

101 .

a. B = 5 T; b. imán muy grande; c. aplicar un voltaje tan grande

Problemas De Desafío

103 .

R = ( m v sen θ ) / q B ; R = ( m v sen θ ) / q B ; p = ( 2 π m e B ) v cos θ p = ( 2 π m e B ) v cos θ

105 .

I a L 2 / 2 I a L 2 / 2

107 .

m = q B 0 2 8 V acc x 2 m = q B 0 2 8 V acc x 2

109 .

0,23 N

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