física física conceptual aplicada MétodoIDEA Circuitos de corriente continua Entre la y la 1º de bachillerato Félix A.

Transcripción

1 Entre l y l físic físic conceptul plicd MétodoIDEA Circuitos de corriente continu 1º de chillerto Félix A. Gutiérrez Múzquiz

2 Contenidos 1. ASOCIACIÓ DE RESISTORES 2. I STRUME TOS DE MEDIDA 3. VARIOS GE ERADORES REGLAS DE KIRCHHOFF

3 1. ASOCIACIÓN DE RESISTORES 2. Red de 6 resistores Clcul l resistenci equivlente de l red de resistores mostrd en l figur y hll l intensidd de corriente en cd resistor. El generdor tiene un fem de 54 V y un resistenci intern insignificnte. 12 Ω ε 3 Ω c 6 Ω 4 Ω d 5 Ω 20 Ω 5. Red de 4 resistores Se conectn cutro resistores y un terí, de 6,00 V de fem y resistenci intern insignificnte, pr formr el circuito de l figur. Clcul l resistenci equivlente de l red y l intensidd de corriente en cd resistor. ε 8,20 Ω 1,50 Ω 4,50 Ω 3,50 Ω 3

4 6. Jugndo con omills En el circuito de l figur, l resistenci de cd un de ls omills es de 4,50 Ω y l fem de l pil es de 6,00 V. [] Clcul l intensidd de corriente en cd omill. [] Hll l potenci disipd en cd omill. [c] Cuál es l intensidd de corriente en cd omill si se funde l omill situd más l derech? [d] En l situción nterior, cuánt potenci se disip en cd un de ls omills restntes? ε 4,50 Ω c 2. INSTRUMENTOS DE MEDIDA 4. Medid de l resistenci, I Imgin que quieres medir experimentlmente el vlor de un resistenci desconocid R medinte el circuito mostrdo en l figur. Ls resistencis del mperímetro y del voltímetro son R = 2,00 Ω y R v = Ω, respectivmente. Se oserv que cundo el voltímetro indic 12,0 V, el mperímetro mrc 0,100 A. Hll l resistenci R y l potenci disipd en el resistor. R c I A V 4

5 5. Medid de l resistenci, II Imgin que quieres medir experimentlmente el vlor de un resistenci desconocid R medinte el circuito mostrdo en l figur. Ls resistencis del mperímetro y del voltímetro son R = 2,00 Ω y R v = Ω, respectivmente. Se oserv que cundo el voltímetro indic 12,0 V, el mperímetro mrc 0,100 A. Hll l resistenci R y l potenci disipd en el resistor. R c I A V 6. Voltímetro de escl múltiple L figur muestr un voltímetro de "tres escls", cuyos ornes de conexión están mrcdos como, 3 V, 15 V y 150 V. Cundo se conect l circuito que se quiere medir, hy que estlecer un conexión con el orne mrcdo como y con el orne mrcdo con l escl de voltje desed. Ls crcterístics del glvnómetro son: R g = 40,0 Ω e I g =1,00 ma. Clcul los vlores de ls resistencis R 1, R 2 y R 3. R g Ig R 1 R 2 R 3 _ 3 V 15 V 150 V Elemento de circuito 5

6 7. Amperímetro de escl múltiple L figur muestr un mperímetro de "tres escls", cuyos ornes de conexión están mrcdos como, 10,0 A, 1,00 A y 0,100 A. Cundo se conect l circuito que se quiere medir, hy que estlecer un conexión con el orne mrcdo como y con el orne mrcdo con l escl de corriente desed. Ls crcterístics del glvnómetro son: R g = 48,0 Ω e I g = 0,0200 ma. Clcul los vlores de ls resistencis R 1, R 2 y R 3. R g Ig R 1 R 2 R 3 _ 10 A 1 A 0,1 A I I 3. VARIOS GENERADORES 1. Dos generdores en serie El circuito de l figur contiene dos generdores, cd uno con su resistenci intern y su fuerz electromotriz, y un resistor de 5 Ω de resistenci. [] Clcul l intensidd de corriente. [] Hll l diferenci de potencil entre los ornes de cd generdor. [c] Cuál es l potenci suministrd l resistor? ε1=12 V r1=2 Ω 5 Ω ε2=4 V r2=1 Ω 6

7 2. Dos generdores en prlelo El circuito de l figur contiene dos generdores, cd uno con su resistenci intern y su fuerz electromotriz, y un resistor de 4,5 Ω de resistenci. [] Clcul l intensidd de corriente. [] Hll l diferenci de potencil entre los ornes de cd generdor. [c] Cuál es l potenci suministrd l resistor? ε1=9 V r1=1 Ω ε2=9 V r2=1 Ω 4,5 Ω 3. Ni un cos, ni otr (I) El circuito de l figur contiene dos generdores, de diferente fuerz electromotriz y resistenci intern insignificnte, y dos resistores de 10 Ω y 30 Ω de resistenci. Clcul l intensidd de corriente que trvies cd uno de los resistores. 30 Ω 10 Ω ε1=6 V ε2=9 V 7

8 4. Ni un cos, ni otr (II) El circuito de l figur contiene dos generdores, de diferente fuerz electromotriz y resistenci intern insignificnte, y dos resistores de 15 Ω y 25 Ω de resistenci. Clcul l intensidd de corriente que trvies cd uno de los resistores. 25 Ω ε2=12 V ε1=20 V 15 Ω 5. Tres generdores El circuito de l figur contiene tres generdores, de diferente fuerz electromotriz y resistenci intern insignificnte, y dos resistores de 5 Ω y 10 Ω de resistenci. Clcul l intensidd de corriente que trvies cd uno de los resistores. 5 Ω ε2=15 V ε1=10 V 10 Ω ε3=20 V 8

9 6. Bterí descrgd El circuito de l figur contiene dos terís, cd un con un fuerz electromotriz y un resistenci intern, y dos resistores de 3 Ω y 7 Ω de resistenci. [] Clcul l intensidd de corriente en el circuito. [] Hll l diferenci de potencil V. [c] Cuál es l potenci consumid por cd terí? ε 1=12 V r 1=2 Ω 3 Ω 7 Ω ε2=4 V r 2=4 Ω 7. Un generdor y un motor Un generdor, de 40 V de fuerz electromotriz y 1,0 Ω de resistenci intern, liment un motor, de 30 V de fuerz contrelectromotriz y 1,0 Ω de resistenci intern, estndo unidos medinte conductores de 0,50 Ω de resistenci totl. [] Diuj un esquem del circuito. [] Clcul l intensidd de corriente en el circuito. [c] Cuál es el rendimiento del motor? 9

10 8. Circuito completo El circuito de l figur const de un generdor, un motor y los correspondientes cles de conexión. Tmién muestr dos prtos de medid. [] Indic, medinte un A o un V, cuál es el mperímetro y cuál el voltímetro. [] Qué indicrán dichos prtos? [c] Hll l potenci disipd en todo el circuito. ε=24 V r=5 Ω 10 Ω c M ε'=20 V r'=5 Ω 4. REGLAS DE KIRCHHOFF 1. Cálculo de intensiddes (I) Clcul l intensidd de corriente que circul por cd uno de los resistores del siguiente circuito. 1,0 Ω 2,0 Ω 3,0 Ω 9 V 12 V 10

11 2. Cálculo de intensiddes (II) Clcul l intensidd de corriente que circul por cd uno de los resistores del siguiente circuito. 10 V 20 Ω 15 Ω 10 Ω 12 V 9 V 3. Cálculo de intensiddes (III) Clcul l intensidd de corriente que circul por cd uno de los generdores del siguiente circuito. 9 V 12 V 10 V 10 Ω 6 Ω 11

12 4. Ls priencis engñn En el circuito de l figur se conocen tres intensiddes de corriente. [] Clcul l intensidd de corriente en el resistor de 3,00 Ω. [] Hll ls fuerzs electromotrices ε 1 y ε 2. [c] Cuál es el vlor de l resistenci R? 2,00 A R ε 1 4,00 Ω 6,00 Ω 3,00 A 3,00 Ω 5,00 A ε2 5. Qué ps si...? En el circuito de l figur, clcul: [] l intensidd de corriente en cd rm; [] l diferenci de potencil V. r 1=2,00 Ω 3,00 Ω ε 1=10,0 V r2=1,00 Ω 4,00 Ω ε2=5,00 V 10,0 Ω 12

13 6. Simplific el circuito Clcul l intensidd de corriente que circul por cd uno de los generdores y de los resistores del circuito de l figur. 30,0 Ω 20,0 Ω 7. Puente de Whetstone El circuito que se muestr en l figur se utiliz pr determinr l resistenci desconocid R X de un resistor por comprción con tres resistores cuys resistencis R 1, R 2 y R 3 se pueden modificr. Hy que cmir estos resistores hst logrr que l corriente en el glvnómetro G se cero; se dice entonces que el puente está equilirdo. Si el glvnómetro G muestr un desvición nul cundo R 1 = 850,0 Ω, R 2 = 15,00 Ω y R 3 = 33,48 Ω, cuál es l resistenci desconocid R X? R3 R1 ε G R2 RX 13