FÍSICA y QUÍMICA 1º BACHILLERATO TEMA 5: ELECTRICIDAD 77 actividades

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1 FÍSICA y QUÍMICA 1º BACHILLERATO TEMA 5: ELECTRICIDAD 77 actividades Fuerza, campo y potencial eléctricos 01.- Dos cargas eléctricas puntuales de + 3 C y 1 C están separadas un metro en el vacío. Calcula el campo eléctrico en el punto medio del segmento que las une Las tres cargas que aparecen en la Figura están situadas en los vértices de un triángulo isósceles. Calcular el potencial eléctrico en el punto medio de la base teniendo en cuenta que las tres cargas que hay en los vértices del triángulo tiene un mismo módulo de C Es posible que la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos del espacio sea igual a 0? En caso afirmativo, indica un ejemplo. Justifica adecuadamente la respuesta Dos partículas con carga q = 0,8 C, cada una, están fijas en el vacío y separadas una distancia d = 5 m. Determina el campo eléctrico total que producen estas cargas en el punto A, que forma un triángulo equilátero con ambas. Calcula el campo y el potencial eléctricos en el punto medio entre las cargas, B Una carga puntual de 4.5 nc está situada en el punto A (0, 6) de un sistema de coordenadas cartesiano. Otra carga puntual de 3 nc está situada en B (0, -6). Las coordenadas están expresadas en metros. Calcular el valor del potencial eléctrico total generado por las dos cargas en el punto C (8, 0) En la Figura adjunta aparecen dos cargas q 1 = 1 pc y q 2 = -2 pc separadas entre sí una distancia d = 5 cm. Calcular el valor de la intensidad del campo eléctrico en los puntos A, B y C Dos cargas puntuales de valor + 3Q y Q están situadas en el eje X tal y como se indica en la Figura. Indica de forma razonada en cuál o cuáles de las 3 zonas que se indican el campo eléctrico total puede ser cero Se tienen 3 cargas puntuales Q 1 = 10-4 C, Q 2 = C y Q 3 = C, situadas respectivamente en los puntos A(-3,0), B(3,0) y C(0,2) m. Calcula el campo eléctrico y el potencial en el origen de coordenadas Tres cargas eléctricas están situadas en los vértices de un cuadrado de lado l tal y como se indica en la Figura. Calcular el valor del campo eléctrico en el cuarto de los vértices.

2 10.- En la Figura adjunta aparecen dos cargas puntuales de valor -2Q y +Q. Indica en cuál de los puntos de la Figura (A, B, C, D o E) el campo eléctrico producido por las dos cargas puede ser nulo La intensidad del campo eléctrico creado por una carga puntual en un punto cualquiera P 1.- es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre la carga y el punto P. 2.- puede medirse en N/C. 3.- depende de las propiedades del medio existente entre el punto P y la carga creadora del campo. Indica cuál o cuáles de las afirmaciones anteriores son correctas: a) Las tres son correctas. b) Solamente la primera y la segunda son correctas. c) Solamente la segunda y la tercera son correctas. d) Solamente la primera afirmación es correcta. e) Solamente la tercera afirmación es correcta En dos vértices opuestos de un cuadrado de lado 3 m hay sendas cargas idénticas de valor q = 10 C. Calcula la intensidad del campo eléctrico y el potencial eléctrico creado por dichas cargas en el centro del cuadrado Dos cargas eléctricas, Q 1 = C y Q 2 = 0.36 C están situadas en los puntos de coordenadas (-2, -4) m y (7, 6) m, respectivamente. Determina el potencial eléctrico en el punto (2, -1) m si el medio que rodea a las cargas es aire A qué distancia se deben colocar dos cargas iguales de C para que se repelan con una fuerza de 300 N? 15.- Dos cargas eléctricas de -2.5 C y 6 C están separadas una distancia de 1.5 metros. Calcular: a) El campo eléctrico resultante en el punto medio del segmento que las une. b) El punto en el que el campo eléctrico resultante sea nulo Dos cargas eléctricas de C y C están colocadas, respectivamente, en los puntos (3,0) y (0,1). Calcular: a) el potencial eléctrico en el punto (2,2). b) el trabajo necesario para trasladar una carga de C desde ese punto al origen de coordenadas. Las coordenadas están expresadas en metros Se tienen dos cargas de C y -2.5 C situadas en dos vértices consecutivos de un cuadrado de 2.5 m de lado. a) Qué cargas deberíamos poner en los otros dos vértices para que el campo total sea nulo en el centro del cuadrado? b) Calcula el potencial en el centro del cuadrado una vez se hayan colocado las cargas que aparecen en el apartado anterior.

3 18.- Una carga de valor +q está situada en el origen de coordenadas. Un carga de valor -2q se sitúa sobre el eje OX en el punto x = 2 m. Analizar para que puntos de dicho eje OX el potencial eléctrico es nulo Dos cargas puntuales de valor 2Q y + Q están situadas en el eje X en x = 0 y x = a respectivamente. Indica razonadamente cuál de los siguientes enunciados es correcto: a) No hay ningún punto en el eje X donde se anule el campo eléctrico. b) Hay un único punto en el eje X situado a la izquierda de la carga 2Q donde el campo eléctrico se anula. c) Hay un único punto en el eje X situado entre las dos cargas donde el campo eléctrico se anula. d) Hay un único punto en el eje X situado a la derecha de la carga + Q donde el campo eléctrico se anula. e) Hay tres puntos del eje X donde el campo eléctrico se anula Si en el punto medio de dos cargas eléctricas la fuerza que actúa sobre otra carga cualquiera es nula, las dos cargas son: a) De signos opuestos y del mismo valor. b) De signos opuestos y de distinto valor. c) Del mismo signo y del mismo valor. d) Del mismo signo y de distinto valor. e) Ninguna de las opciones anteriores es correcta Dos cargas de valores Q y + Q están fijas en el eje OX a una distancia a del origen de coordenadas tal y como se muestra en la Figura. En el punto P situado en el eje OY podemos afirmar que el campo eléctrico total creado por las dos cargas va dirigido a) hacia arriba b) hacia abajo c) hacia la derecha d) hacia la izquierda e) el campo es nulo Ley de Ohm Efecto Joule 01.- Una lámpara de 100 w funciona conectada a una tensión de 220 v. Calcula: a) la intensidad de corriente que circula por ella. b) su resistencia. c) el calor desprendido en la lámpara durante 1 hora de funcionamiento Un calefactor de resistencia 2000 w que funciona a 220 v ha estado conectado toda la noche durante 8 h. Calcula: a) la resistencia del calefactor. b) la energía consumida en kwh (kilovatios-hora). c) lo que ha gastado el calefactor esa noche si el kwh se factura a 10 céntimos de euro Un secador de pelo de 2000 W de potencia se conecta durante 10 minutos cada día. Calcular el gasto anual que genera dicho secador si el coste actual del Kwh es de 0.09.

4 04.- Una televisión en modo stand-by gasta 10W debido principalmente al transformador y al piloto (un diodo LED). Si el precio de consumo eléctrico es de 0.16 por cada kwh, mantener el televisor en modo standby durante un año nos supone un gasto de: a) 0 b) 45 céntimos c) 2 d) 14 e) Imposible de calcular Elige la respuesta correcta y justifica tu elección La bombilla de tu habitación tiene una potencia de 100 W. Teniendo en cuenta que durante el próximo año vas a estudiar una media de 7 horas diarias y que el precio del kwh es de 0.10, podemos afirmar que el coste anual aproximado del consumo de esa bombilla será de: a) 0.25 b) 2.5 c) 25 d) 250 e) En una vivienda funcionan los aparatos siguientes durante el tiempo señalado: Aparatos Potencia (w) Tiempo diario 7 bombillas 40 3 h 1 plancha m 1 frigorífico h 1 lavadora m 1 televisión h 1 ordenador h 15 m 1 secador de pelo m Calcula el gasto mensual total de energía si el kwh se paga a Queremos construir un calentador eléctrico que en 5 minutos sea capaz de hacer hervir 1 litro de agua que inicialmente está a una temperatura de 15 ºC. Calcular: a) La potencia eléctrica necesaria (suponiendo que todo el calor se utiliza íntegramente en calentar el agua). b) La intensidad de la corriente cuando dicho calentador se conecte a una diferencia de potencial de 220 V. c) El valor de la resistencia eléctrica. Nota: Recordar que el calor que hay que darle a un cuerpo para que pasa de una temperatura T 1 a una temperatura T 2 viene dado por la ecuación: Dato: Circuitos eléctricos 01.- Determinar la diferencia de potencial y la intensidad de corriente que circula por la resistencia de 2 Ω A partir del circuito de la figura, calcule las siguientes magnitudes. a) Resistencia total del circuito.

5 b) Intensidad total que recorre el circuito. c) Potencia total disipada en el circuito. d) Intensidad que pasa por la resistencia R b. e) Diferencia de potencial a la que está conectada la resistencia R d. f) Potencia disipada en la resistencia R c En el circuito de la Figura, la intensidad de corriente que recorre la resistencia 6 vale I 6 = 1.40 A. El valor de las resistencias es el siguiente R 1 = R 2 = R 3 = 2 Ω, R 4 = 16 Ω, R 5 = 8 Ω y R 6 = 4 Ω. Calcular el valor de la diferencia de potencial que suministra la batería teniendo en cuenta que esta es ideal En el circuito de la Figura el valor de las resistencias es R 1 = 6 Ω y R 2 = 18 Ω mientras que el generador ideal mantiene una diferencia de potencial de 12 V. Calcular: a) El valor de la corriente I 1 que aparece en la Figura. b) La energía total disipada en las cuatro resistencias en un tiempo de 1 minuto En el circuito esquematizado en la Figura las bombillas 1, 2, 3 y 4 son idénticas. El interruptor S está inicialmente cerrado. Si abriéramos el interruptor S, que ocurriría con la intensidad de corriente de la bombilla número 1. a) Se haría más grande. b) Permanecería constante. c) Se haría más pequeña. d) No hay suficientes datos para contestar Calcula la resistencia equivalente del circuito de la Figura y la intensidad de corriente que circula por cada una de las resistencias. Considera que el generador es ideal y por tanto, carece de resistencia interna.

6 07.- En el circuito de la Figura, calcular la intensidad que circula por la resistencia de 20 Ω y la diferencia de potencial entre los puntos a y b Una asociación de resistencias en paralelo de 1 Ω, 2 Ω y 4 Ω está conectada a los extremos de un generador de fuerza electromotriz 12 V y resistencia interna despreciable. Determina: a) el valor de la resistencia equivalente. b) la intensidad de corriente producida por el generador. c) la intensidad que circula por cada resistencia Supón que tienes muchas resistencias de 100 Ω cada una. Señala como las conectarías para tener una resistencia de: a) 500 Ω b) 25 Ω c) 125 Ω d) 350 Ω Utiliza en cada caso el menor número de resistencias posible Discute la veracidad o la falsedad de los siguientes enunciados referidos al circuito de la Figura. Téngase en cuenta que el valor de las tres resistencias es el mismo. a) La intensidad de corriente mayor pasará por R 1. b) La diferencia de potencial a la que está sometida R 2 es de 5 voltios. c) La potencia disipada en R 3 podría ser de 10 vatios. d) Si R 2 se rompiera, seguiría pasando intensidad de corriente por R 1 y por R 3. e) La resistencia equivalente del circuito es menor que el valor de R En el circuito de la Figura calcula: a) la resistencia equivalente. b) la intensidad total que atraviesa el circuito. c) la potencia total disipada. d) la intensidad que atraviesa cada resistencia. e) la diferencia de potencial a la que está conectada cada resistencia. f) la potencia disipada en cada resistencia Cuál de los siguientes valores de resistencia no se puede conseguir mediante la conexión de tres resistencias iguales de 4 Ω? a) 4/3 Ω b) 2 Ω c) 8/3 Ω d) 12 Ω e) 6 Ω Elige la respuesta correcta y justifica tu elección El siguiente circuito muestra un total de 5 resistencias conectadas a una batería que mantiene una diferencia de potencial de 12 voltios. Calcular: a) la intensidad que recorre cada resistencia.

7 b) la diferencia de potencial a la que está conectada cada resistencia Cuatro bombillas idénticas P, Q, R y S están montadas en el circuito de la Figura. Si la bombilla Q llega un momento que se funde, indica razonadamente cual de las siguientes afirmaciones es correcta: a) Las bombillas P, R y S siguen luciendo con la misma intensidad que lo hacían en un principio. b) La bombilla P brilla más que al principio, pero menos de lo que ahora lo hacen R y S. c) La bombilla P brilla menos que al principio y menos de lo que ahora lo hacen R y S. d) La bombilla P brilla más que al principio y más de lo que ahora lo hacen R y S. e) La bombilla P brilla menos que al principio, pero más de lo que ahora lo hacen R y S En el circuito de la figura la intensidad de la corriente que pasa por la resistencia de 8 Ω es de 4 A y el generador es ideal. Calcular las intensidades y diferencias de potencial en el resto de las resistencias y la fuerza electromotriz del generador Tres resistencias iguales de 15 Ω cada una están conectadas en paralelo. Esta combinación se conecta en serie a una cuarta resistencia de 25 Ω y a un generador de corriente de 60 V de diferencia de potencial. Dibuja el circuito y calcula: a) La resistencia equivalente del circuito. b) La potencia disipada en la resistencia de 25 Ω. c) La potencia total del circuito Un voltímetro con una resistencia interna r = 0.5 MΩ se usa para medir la diferencia de potencial V AB en los extremos de una resistencia tal y como se indica en la Figura. El valor de las dos resistencias de valor R es de 1 MΩ. Si la lectura que ofrece el voltímetro es de 6 v, calcular cual es la diferencia de potencial real V AB que se da en la misma resistencia cuando no está conectado ningún voltímetro. Discute las causas que generan la diferencia entre la lectura del voltímetro y la diferencia de potencial real que tú has calculado Un generador real es capaz de mantener una corriente de 1 ma cuando se le conecta a una resistencia R 1 = 2 kω. Observamos que si sustituimos la resistencia R 1 por una R 2 cuatro veces menor, la intensidad que recorre el circuito es el triple que la que había en el caso anterior. A partir de los datos anteriores, averigua la fuerza electromotriz del generador y su resistencia interna.

8 19.- En el circuito de la Figura tenemos 3 resistencias de valor R y una de valor R 0. Calcula que valor deben tener las resistencias de valor R para que la resistencia equivalente del circuito sea igual a R Razonar detalladamente que le ocurre a la bombilla A cuando el interruptor del circuito se cierra y la bombilla B se enciende. Nota: Puede suponerse que ambas bombillas son iguales y tienen la misma resistencia para simplificar la discusión Calcular la resistencia equivalente del circuito de la Figura. Si entre los puntos a y b existe una diferencia de potencial de 34 V, calcula la intensidad que circula por cada una de las resistencias del circuito En el circuito de la Figura se tiene un generador ideal que suministra un fuerza electromotriz al circuito. Las resistencias que aparecen en el circuito tienen los siguientes valores,,, y. Calcular la resistencia total del circuito, la intensidad que recorre cada resistencia y la diferencia de potencial a la que está conectada cada resistencia En el circuito de la Figura la fuerza electromotriz de la batería vale 5 V, R 1 = 2 Ω, R 2 = 4 Ω y R 3 = 6 Ω. Calcula que valdrá la lectura del amperímetro del circuito. Si ahora intercambiamos la batería y el amperímetro demuestra que la lectura de éste no varía Disponemos de tres resistencias R1 R2 R3 y las queremos conectar tal y como se indica en la Figura. Indica cuál debe ser cada una de las resistencias para que la resistencia total obtenida sea máxima. Justifica adecuadamente tu respuesta.

9 25.- En el circuito de la Figura se tienen cuatro resistencias conectadas a una batería que mantiene una diferencia potencial de 15 V. Los valores de las cuatro resistencias son P = 12 Ω, Q = 50 Ω, M = 10 Ω, N = 20 Ω. Calcular: a) La resistencia total del circuito y la intensidad total que recorre éste. b) La intensidad que circula por cada resistencia. c) La diferencia de potencial a la que está conectada cada resistencia Una pila de 4.5 V está conectada a 4 resistencias tal y como indica el circuito de la Figura. Calcular: a) la resistencia equivalente del circuito. b) la intensidad total que recorre el circuito. c) la intensidad que recorre cada resistencia. d) la diferencia de potencial a la que está conectada cada resistencia En el circuito de la Figura todas las bombillas son idénticas. Indica razonadamente cuál de ellas brillará más y cuál de ellas brillará menos En el circuito de la Figura tenemos 6 resistencias conectadas a un generador que proporciona una diferencia de potencial de 12 v. Los valores de las resistencias son R a = 2 Ω, R b = 4 Ω, R c = 6 Ω, R m = 8 Ω, R n = 10 Ω; R h = 12 Ω. Calcular: a) La resistencia equivalente del circuito. b) La intensidad total que recorre el circuito. c) La potencia total consumida por el circuito. d) La intensidad que pasa por cada resistencia. e) La tensión a la que está conectada cada resistencia. f) La potencia consumida en cada resistencia Una batería de 12 V de fuerza electromotriz y de resistencia interna 3 Ω está conectada a un circuito tal y como se muestra en la Figura. Cuando se conecta el interruptor S el valor que indica el amperímetro A pasa de: a) 2.0 A a 1.0 A b) 2.0 A a 2.4 A c) 2.0 A a 10 A d) 4.0 A a 1.3 A e) 4.0 A a 6.0 A

10 30.- Disponemos de 3 resistencias iguales. Cada una de ellas disipa una potencia de 9 W cuando se conecta individualmente a una batería de 12 V. Calcula la potencia que disiparía cada una de ellas si se conectarán las 3 en serie de forma simultánea a la misma batería de 12 V Calcula la resistencia equivalente y la corriente eléctrica que circula por el circuito de la Figura Una batería de automóvil de 12 v de fuerza electromotriz se conecta a un grupo de 4 resistencias en serie de 2 Ω, 3 Ω, 4 Ω siendo el valor de la 4ª resistencia desconocido. Un voltímetro conectado a la resistencia de 4 Ω nos informa que la diferencia de potencial a la que está conectada está resistencia es de 3.2 v. Calcular el valor de la resistencia desconocida En el circuito de la Figura calcula: a) la resistencia equivalente. b) la intensidad total que atraviesa el circuito. c) la potencia total disipada. d) la intensidad que atraviesa cada resistencia. e) la diferencia de potencial a la que está conectada cada resistencia. f) la potencia disipada en cada resistencia En un circuito eléctrico tenemos 3 resistencias eléctricas conectadas en paralelo. Los valores de las dos primeras resistencias son 20 Ω y 15 Ω siendo desconocido el valor de la tercera resistencia. Calcula el valor de dicha resistencia teniendo en cuenta que la intensidad total que circula por el circuito es de 0.8 A y que la intensidad que pasa por la resistencia de 20 Ω es de 0.3 A Tres resistencias de 10, 20 y 60 Ω se asocian en paralelo. Esta asociación se conecta a un generador que proporciona una diferencia de potencial de 15 v. Calcular: a) la resistencia equivalente del circuito. b) la intensidad de corriente total que recorre el circuito. c) la intensidad que circula por cada resistencia. d) la potencia total consumida en el circuito. e) la potencia disipada en cada resistencia Si se unen cuatro conductores iguales, cada uno de resistencia R, formando un cuadrado y se conectan a un circuito por dos vértices no consecutivos, la resistencia equivalente es:

11 a) R b) 2R c) 3R d) 4R e) 1/R Escoge la opción correcta y justifica tu elección Tres resistencias iguales de 15 Ω cada una están conectadas en paralelo. Esta combinación se conecta en serie a una cuarta resistencia de 25 Ω y a un generador de corriente de 60 V de diferencia de potencial. Dibuja el circuito y calcula: a) La resistencia equivalente del circuito. b) La potencia disipada en la resistencia de 25 Ω. c) La potencia total del circuito Dos resistencias de 40 Ω y 60 Ω se conectan en paralelo a una batería de 12 v. a) Dibuja el circuito. b) Halla la resistencia equivalente. c) Calcular la intensidad total del circuito. d) Calcular la intensidad que pasa por cada una de las resistencias Dos resistencias de 60 Ω y de 20 Ω están conectadas en serie a una tensión de 220 v. Calcular: a) La resistencia equivalente. b) La intensidad que atraviesa ambas resistencias. c) La diferencia de potencial a la que está conectada cada una de las resistencias En el circuito de la figura la diferencia de potencial a la que está conectada la resistencia A es de 100 v. Calcular: a) La intensidad que atraviesa las resistencias B, C y D. b) La diferencia de potencial a la que está conectada la resistencia B. c) La potencia disipada en la resistencia F bombillas idénticas K, L, M y N están conectadas tal y como se indica en el circuito de la Figura. Ordena las intensidades de la corriente que circulan por cada resistencia. a) K>L>M>N b) L=M>K=N c) L>M>K>N d) N>K>L=M e) N>L=M>K Escoge la respuesta correcta y justifica tu elección 42.- Cuando una resistencia se conecta a una batería, la potencia total disipada en el circuito vale P. Calcular la potencia total disipada si ahora colocamos n resistencias idénticas a la anterior conectadas en serie a la misma batería (Suponer que la batería es ideal y no tiene resistencia interna). a) n 2 P b) np c) P d) P/n e) P/n 2

12 43.- Dos resistencias y tres amperímetros ideales se conectan a un generador tal y como muestra la Figura. A partir de los datos de la figura podemos afirmar que la fuerza electromotriz suministrada por el generador es de: a) 60 v b) 120 v c) 220 v d) 440 v e) 500 v 44.- En el circuito de la Figura calcula para cada una de las resistencias: a) la intensidad de corriente que circula por ellas. b) la diferencia de potencial a la que están conectadas. c) la potencia disipada en cada una En el circuito de la Figura calcula la intensidad de corriente que circula por cada resistencia y la diferencia de potencial a la que está conectada cada una de las resistencias Cuatro resistencias están conectadas a una batería de 12 V tal y como se indica en la Figura. Determinar: a) La resistencia equivalente del circuito. b) La intensidad total de la corriente que recorre el circuito. c) La intensidad de corriente que pasa por la resistencia de 30 Ω. d) La potencia disipada en la resistencia de 50 Ω. e) La potencia disipada en la resistencia de 20 Ω Tres resistencias eléctricas iguales se conectan tal y como se muestra en el circuito de la Figura. Podemos afirmar que la suma de las potencias disipadas por B y C comparado con la potencia disipada por la resistencia A es a) la cuarta parte b) la mitad c) igual d) el doble e) el cuádruple 48.- La resistencia equivalente del circuito de la Figura es de 60 Ω. Calcula el valor de la resistencia R.

13 49.- Cuatro resistencias de valor R, están conectadas a una batería de la siguiente forma: 2 de ellas están conectadas en serie. Estas dos resistencias a su vez están conectadas en paralelo a una tercera resistencia. El conjunto anterior de tres resistencias está conectado en serie a una cuarta resistencia. El valor de la resistencia equivalente de nuestro circuito es a) b) c) d) e)