FÍSICA II : CORRIENTE Y CIRCUITOS ELÉCTRICOS GUÍA DE PROBLEMAS

Transcripción

1 UNSL ENJPP FÍSICA II : CORRIENTE Y CIRCUITOS ELÉCTRICOS GUÍA DE PROBLEMAS 1. Una plancha eléctrica, con una resistencia de 30,25 Ω, está conectada a una línea eléctrica de 220 V de voltaje. Cuál es la corriente de la plancha? 2. Cuánto voltaje debe aplicarse en un cable de 0,35 Ω para crear una corriente de 3 A? 3. Cuál es la resistencia de un cable de tungsteno cuya área transversal es de 0,15 mm 2? 4. Cuál es el largo de un cable de cobre de 10 Ω cuyo diámetro es de 3,2 mm? 5. Qué diámetro tendría un cable de cobre de 100 m con una resistencia de 0,10 Ω? 6. Una corriente eléctrica de 9,6 A fluye a en un horno eléctrico con una resistencia de 25 Ω. Cuál es la potencia que se disipa en el horno? 7. Al aplicar 12 V a través de una resistencia se generan 350 W de calor. Cuál es la magnitud de la resistencia? 8. Una tostadora de 30 Ω consume 560 W de potencia: cuánta corriente fluye a través de ella? 9. Una resistencia de 3 Ω está conectada en serie a una resistencia de 6 Ω y a una batería de 12 V. Cuál es la corriente en cada resistencia? Cuál es la caída de voltaje en cada resistencia? Dibujar el circuito inicial y el equivalente 10. Dos resistencias con valores de 3 Ω y 4 Ω están conectadas a una batería de 24 V, como se muestra arriba. Determine las lecturas en los tres dispositivos. V batería

2 11. Dos resistencias con valores de 10 Ω y 15 Ω están conectadas en serie, como se muestra ariba. Un voltímetro conectado en R 2 arroja un valor de 30 V. Determina la corriente que pasa a través del circuito. Cuál es el voltaje de la batería y el voltaje que pasa a través de R 2? 12. Tres resistencias con valores de 12 Ω, 24 Ω y 6 Ω están conectadas en serie entre sí y a una fuente de energía de 24 V. Dibuja y Resuelve el circuito siguiendo todos los pasos explicados en la Teoría. V batería 13. Tres resistencias con valores de 6 Ω, 9 Ω y 12 Ω están conectadas en serie entre sí y a una batería, como se mostró anteriormente. El voltímetro del circuito arroja una lectura de 18 V. Determina la lectura del amperímetro y el voltaje de la batería. 14. Hay dos resistencias con valores de 4 Ω y 6 Ω conectadas en paralelo entre sí, y esta combinación está conectada a una batería de 36 V. Determina la corriente en cada resistencia y la potencia que disipa cada una de ellas. 15. Hay cuatro resistencias con valores de 3 Ω, 6 Ω, 9 Ω y 12 Ω conectadas en paralelo entre sí, y esta combinación está conectada a una batería de 24 V. Resuelve el circuito siguiendo todos los pasos que se estudiaron en la Teoría. 16. Tres resistencias con valores de 15 Ω, 25 Ω y 40 Ω están conectadas en paralelo entre sí, y esta combinación está conectada a una batería de 120 V. Resuelve el circuito con todos los pasos estudiados en la Teoría. 17. En el diagrama anterior hay cuatro resistencias con valores de 6 Ω, 3 Ω, 15 Ω y 30 Ω conectadas en paralelo entre sí, y esta combinación está conectada en serie a una batería de 24 V. Determina la resistencia total del circuito, la corriente total y la que circula por cada resistencia.

3 Problemas generales 1. Un cable de cobre de 5m de largo y 2mm de diámetro está conectado a una fuente de energía de 120V. (ρ CU = 1,68 x 10-8 Ω m) a. Cuál es la resistencia del cable? b. Cuál es la magnitud de la corriente que pasa a través del cable? c. Cuánta potencia se disipa en el cable? d. Si el cable fuera utilizado como parte del cableado eléctrico de una casa, cuánta energía se consume durante 30 días (asumiendo que se utiliza durante 5 horas por día)? e. Cuánto costará esa energía, si se pagan 10 centavos por kwh? 2. Una bombilla de 75W está diseñada para ser utilizada en nuestro país, en donde los tomacorrientes son de 220 V. a. Cuál es la resistencia de la bombilla? b. Cuánta corriente fluye a través de la bombilla cuando está conectada a un tomacorriente de 220 V? c. Cuánta corriente fluiría a través de esa misma bombilla si fuera utilizada en Estados Unidos (120 V)? d. Cuánta potencia utilizaría la bombilla en Estados Unidos? e. Cómo se compararía el brillo que emitiría la bombilla en Estados Unidos con el que emitiría en nuestro país? 3. Un cable de tungsteno de 10 m de largo y 1,5 mm de diámetro se utiliza para emitir calor en un horno. (ρ = 5,6*10-8 Ω m) a. Cuál es la resistencia del cable? b. Cuál es la magnitud de la corriente a través del cable cuando se la conecta a una fuente de energía de 120 V? c. Cuánta potencia se disiparía en el cable? d. Si el horno estuviera prendido durante 5h; cuánta energía se disiparía a través del cable de tungsteno? e. Cuál sería el costo, a 10 centavos por kwh? 4. Una tostadora de 550 W fue diseñada para funcionar desde una línea eléctrica de 120 V. a. Cuál es la resistencia de la tostadora? b. Cuánta corriente eléctrica fluye a través de a tostadora mientras está encendida? c. Cómo cambiaría la corriente si la línea de voltaje baja a 110 V? d. Cuánta potencia consumiría la tostadora cuando funciona a 110 V? e. Cómo afectaría eso a la cantidad de tiempo que necesitaríamos para tostar una rebanada de pan?

4 5. Un tren de kg viaja a una velocidad constante de 15 m/s. El motor eléctrico que mueve al tren utiliza una corriente eléctrica de 50 A a un voltaje de 550 V. La eficacia del motor es del 85%. a. Cuál es la resistencia del motor? b. Cuánta potencia eléctrica produce el motor? c. Cuál es la potencia mecánica máxima que puede producir el motor? d. Cuál será la fuerza total de resistencia (fricción, resistencia del aire, etc) que actúa sobre el tren? 6. Un ascensor transporta 5 pasajeros al quinto piso de un edificio en 10 segundos. La masa total del ascensor junto con los pasajeros es de 500 kg, y el quinto piso está ubicado 15m sobre el nivel del piso. El ascensor está impulsado por un motor eléctrico cuya resistencia es 25 Ω, y que opera a 440 V. a. Cuánto trabajo se realiza para transportar a los pasajeros al quinto piso? b. Cuánta potencia mecánica se necesita para hacerlo en 10s? c. Cuánta corriente fluiría en el motor? d. Cuánta potencia eléctrica utilizaría el motor? e. Cuál es la eficacia del motor? 7. Un automóvil híbrido de kg viaja a una velocidad constante de 50 km/h en una carretera horizontal. El coeficiente de la fricción cinética (que frena y disminuye la velocidad del auto) es de 0,02. La velocidad del auto se mantiene por un motor eléctrico que funciona con un voltaje de 250 V y una corriente de 15 A. a. Cuál es la fuerza de resistencia que actúa sobre el automóvil? b. Cuánta potencia mecánica debe generar el motor para mantener el auto en movimiento a 50 km/h? c. Cuál es la resistencia de la bobina de inducción del motor? d. Cuánta potencia eléctrica utiliza el motor? e. Cuál es la eficacia del motor? f. Cómo se puede mejorar la eficacia del automóvil?

5 8. Determina la resistencia neta del circuito que aparece arriba. Luego resuelve el circuito, es decir, calcula la corriente total, la caída de tensión y la corriente en cada resistencia. 9. Determina la resistencia neta del circuito que aparece arriba. Luego resuelve el circuito, es decir, calcula la corriente total, la caída de tensión y la corriente en cada resistencia. 10. Determina los siguientes valores del circuito que aparece arriba: a. La resistencia equivalente de R 1 y R 2. b. La resistencia equivalente de R 4, R 5 y R 6. c. La resistencia equivalente de las seis resistencias. d. La corriente que corre por la batería. e. La caída de voltaje en R 1 y R 2 f. La caída de voltaje en R 3 g. La caída de voltaje en R 4, R 5 y R 6 h. Determina la corriente en cada resistencia.