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Preguntas y actividades relativas a los principios de aplicación de la Ley de Gauss a sistemas físicos simples.

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La Ley de Gauss es una poderosa expresión general de la matemática y la física, que relaciona la distribución de cargas fuente con la intensidad del campo eléctrico, $\\vec{E}$. La formulación matemática de la Ley relaciona el flujo del campo eléctrico a través de una superficie cerrada, $\\phi_{\\rm electric}$ con la carga contenida dentro de esa superficie, $q$.

\n

Cuando ingrese respuestas numéricas, puede expresarlas usando notación científica. Expresar valores con cuatro cifras significativas y usar los valores de las constantes físicas como se indica en las notas del curso en la semana 2. 

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Esto es en parte un problema matemático y en parte físico, pero se centra en la formulación de la Ley de Gauss como

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$\\displaystyle \\phi_{\\rm electric}=\\oint_S \\vec{E}.d\\vec{A}={q\\over\\varepsilon}$,

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donde $\\phi_{\\rm electric}$ es el flujo de campo eléctrico a través de la superficie gaussiana cerrada (una superficie abstracta y no física), $S$, $\\vec{E}$ es el campo eléctrico a través de $S$, $d\\vec{A}$ es un elemento del área superficial, $q$ es la carga total contenida dentro de $S$ y $\\varepsilon$ es la permitividad.

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Para abordar la parte numérica de este ítem, simplemente notamos que la distribución de la carga no es relevante (la ley de Gauss se aplica cualquiera que sea la distribución de la carga dentro de la superficie cerrada) y entonces podemos usar

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$\\displaystyle |\\phi_{\\rm electric}|=\\left|{q\\over\\varepsilon}\\right|=\\left|{e N_{\\rm electron}\\over\\varepsilon}\\right|$,

\n

donde $e=1.6\\times10^{-19}$C es el valor de la carga eléctrica fundamental.

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flux in V.m

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Number of electrons within the Gaussian surface.

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Permittivity of free space, F/m

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Charge on an electron, C.

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Number of electrons inside the Gaussian surface.

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Charge contained within the Gaussian surface in C.

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Flux through Gaussian surface in V.nm

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El flujo a través de la superficie expresado como una integral en términos de la intensidad del campo eléctrico $\\vec{E}$ y los elementos de la superficie, $d\\vec{A}$ es un integral sobre la superficie cerrada, $S$, expresada como

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$\\displaystyle \\phi=\\oint_S$[[0]]

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Su respuesta debe ingresarse usando \"dot(a,b)'' si usted piensa que el producto escalar entre estas cantidades es la opción correcta y \"X(a,b)\" si usted piensa que el producto vectorial o producto cruz es la opción correcta. Aquí, a y b son los símbolos de los vectores.

\n

Importante: $\\vec{E}$ (debe ser ingresado como campoE) y $d\\vec{A}$ (debe se ringreesado como dA)

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La idea de este ítem es, al usar los motores de simulación del curso, usted pueda comprender qué es lo que se está evaluando realmente con esta ley física.

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El flujo a través de la superficie es igual a una cantidad que depende de la carga contenida dentro de la superficie, $q$, y la permitividad del espacio que contiene la carga, $\\varepsilon$ (epsilon). esta cantidad es

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[[0]]

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Al seleccionar una superficie gaussiana, se pueden tener en cuenta varios factores. Indique al menos 1 condición típica. Tenga en cuenta que se descuentan puntos (-1) por respuestas incorrectas.

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Si se tiene que el campo eléctrico de una distribución de carga da lugar a un flujo eléctrico a través de una superficie gaussiana de {fluxnm} volts-nanómetros. Entonces, si la carga está en el vacío, ¿cuál es la cantidad total de carga dentro de la superficie gaussiana?

\n

$|Q|=$ [[0]] Coulombs

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Si la carga de la pregunta anterior se debe a un conjunto de electrones, ¿cuántos hay dentro de la superficie gaussiana?

\n

$n_{\\rm electrones}=$ [[0]]

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