Curso de electromagnetismo Test No 3. Circuitos de corriente continua
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- José Carlos Prado Arroyo
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1 Curso de electromagnetismo Test No 3. Circuitos de corriente continua Este test contiene problemas sobre los siguientes temas: 1. Resistencia de un conductor 2. Combinación de resistencias 3. Ley de Ohm 4. Reglas de Kirchhoff 5. Potencia A continuación se proporcionan algunas ecuaciones básicas para resolver los problemas 1 dq I n q vd dt 2 E J 3 R L A 4 J nqv d 5 IR 6 V Ir 7 A Definición de corriente Definición de resistividad Relación entre resistencia y resistividad Vector densidad de corriente V Ley de de Ohm ab P V ε Voltaje de una fuente con resistencia interna 2 Potencia disipada en un resistor ab 2 Vab I I R R 1 T 8 R R Relación de la resistencia con la 0 temperatura 0 T Relación de la resistividad con la temperatura Dos conductores son del mismo material y tienen la misma área transversal. La relación entre sus longitudes es 2:1. Cuál es la relación entre sus resistencias? A. 2:1 B. 4:1 C. 1:1 D. 1:2 E. 1:4 O L A 1. Define que dos conductores son del mismo material. Condición dada. 2. Define que los dos conductores tienen la misma área transversal. Condición dada. 3. Relación entre las longitudes. Condición dada. 1
2 4. Pregunta: Cual es la relación entre sus resistencias. 5. Definición de resistencia y reemplazando en la ecuación Resultado de la ecuación Respuesta A. 2. Dos conductores son del mismo material y tienen la misma longitud. La relación entre sus secciones transversales es de 2:1. Cuál es la relación entre sus resistencias? A. 2:1 B. 4:1 C. 1:1 D. 1:2 E. 1:4 3. Dos conductores son del mismo material y tienen la misma longitud. Cada uno tiene secciones transversales circulares. La relación entre sus radios es de 2:1. Cuál es la relación entre sus resistencias? A. 2:1 B. 4:1 C. 1:1 D. 1:2 E. 1:4 4. Dos conductores son del mismo material y tienen la misma área transversal. La relación entre sus longitudes es 2:1. Ellos tienen el mismo potencial eléctrico en toda su longitud. Cuál es la relación entre las corrientes de los conductores? A. 2:1 B. 4:1 C. 1:1 D. 1:2 E. 1:4 5. Dos conductores son del mismo material y tienen la misma longitud. La relación entre sus superficies transversales es de 2:1. Ellos tienen el mismo potencial eléctrico en toda su longitud. Cuál es la relación de las corrientes a través de los conductores? A. 2:1 B. 4:1 C. 1:1 D. 1:2 E. 1:4 2
3 O L A Define que dos conductores son del mismo material. Condición dada. Define que los dos conductores tienen la misma longitud. Condición dada. Proporción de las áreas. Condición dada. Los Voltajes son iguales. Condición dada. Pregunta: Cual es la relación entre las corrientes. 6. Definición de la Ley de Ohm. 7. Reemplazando y resultado de la ecuación Respuesta A. 6. Dos conductores son del mismo material y tienen la misma longitud. Cada uno tiene una sección transversal circular. La relación de sus radios es de 2:1. Si tienen el mismo potencial eléctrico en toda su longitud. Cuál es la relación entre las corrientes a través de los conductores? A. 2:1 B. 4:1 C. 1:1 D. 1:2 E. 1:4 7. Dos conductores son del mismo material y tienen la misma área transversal. La relación entre sus longitud es de 2:1. Si llevan la misma corriente. Cuál es la relación entre sus diferencias de potencial eléctricos? A. 2:1 B. 4:1 C. 1:1 D. 1:2 E. 1:4 3
4 8. Dos conductores son del mismo material y tienen la misma longitud. Cada uno tiene sección transversal circular. La relación de sus radios es de 2:1. Si llevan la misma corriente. Cuál es la relación entre sus potenciales eléctricos? A. 2:1 B. 4:1 C. 1:1 D. 1:2 E. 1:4 9. El amperio-hora se usa para probar las pilas. Qué cantidad mide? A. corriente B. carga C. resistencia D. energía E. trabajo 10. Cuando dos resistencias están conectadas en serie, la resistencia total A. es mayor que la mayor resistencia. B. es inferior a la menor resistencia. C. es una relación inversa cuadrados. D. es directamente proporcional a los cuadrados de las resistencias individuales. E. es directamente proporcional a la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de las resistencias individuales. 11. Cuando dos resistencias están conectadas en paralelo, la resistencia total es: A. mayor que la mayor resistencia. B. inferior a la menor resistencia. C. una relación inversa cuadrados. D. directamente proporcional a los cuadrados de las resistencias individuales. E. directamente proporcional a la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de las resistencias individuales. 12. La segunda regla de Kirchoff de las mallas es una consecuencia de la conservación de A. impulso. B. cargo. C. energía. D. masa. E. poder. 13. La regla de los nodos de Kirchoff es una consecuencia de la conservación de A. impulso. B. carga. C. energía. D. masa. E. poder. 14. Si el voltaje es de 120V y la corriente es 2A, cuál es la resistencia en ohmios? A. 60 B. 30 C. 240 D
5 E Si la temperatura del cobre sube, su resistividad A. va hacia abajo. B. siendo el mismo. C. sube. D. aumenta a medida que la plaza. E. disminuye a medida que la plaza. 16. Una bombilla de 150 vatios está conectado a un circuito de 120 voltios. La corriente a través de la bombilla es: A B. 0,8 C. 1,25 D. 0,08 E. 0, Una bombilla de 100 vatios está conectada a una fuente de 120 voltios. Cuál es la resistencia de la bombilla en ohmios? A. 83,3 B. 144 C D. 0,834 E. 1, Tres resistencias están conectadas en serie. Sus resistencias son 2, 3 y 4. Cuál es su resistencia total en? A. 1,3 B. 2 C. 3 D. 6 E Tres resistencias están conectadas en paralelo. Sus resistencias son 16, 24 y 48. Cuál es su resistencia total en? A. 8 B. 36 C. 54 D. 62 E Cuál es la constante de tiempo en un circuito RC? a. 1/RC b. 1/e c. RC d. e/rc e. RC 5
6 21. Un circuito RC serie contiene una resistencia de R 220, un condensador C F, y una fuerza electromotriz (fem) de 300 V Inicialmente el interruptor está abierto. Un instante después de 0,011 s el interruptor se cierra. La corriente en la resistencia es en Amperios: A. 6,2 x 10-5 B. 1,3 x 10-5 C. 6,7 x 10-5 D. 6,4 x 10-5 E. 6,9 x 10-5 O L A 1. Definición de la carga. 2. Definicion de la corriente 3. Ley de Ohm. 4. Reemplazando los valores dados en Respuesta A. 22. Un calentador de resistencia con 2 está conectado a un circuito de 120 V. Cuál es la corriente en el calentador en A? A. 30 B. 10 C. 40 D. 50 E Un calentador de resistencia con 2 está conectado a un circuito de 120 V. Cuánta energía se disipa en vatios? A B C D. 900 E La potencia disipada en un circuito es de 100 vatios. Cuál es la resistencia si la corriente es de 10 A? A. 0,1 B. 1 C. 5 D. 7 E. 10 6
7 25. Una varilla de 2,0 m de longitud y un cuadrado (2,0 mm x 2,0 mm) de sección transversal está hecha de un material con una resistividad de 6,0 x 10-8.m. Si una diferencia de potencial de 0,50 V se coloca en los extremos de la varilla, cuál es la tasa de calor generado en W en la varilla? A. 3,0 B. 5,3 C. 8,3 D. 1,3 E Un dispositivo eléctrico, que calienta el agua por inmersión de una resistencia de alambre en el agua, genera 50 cal de calor por segundo cuando una diferencia de potencial eléctrico de 12 V se coloca a través de sus pistas. cuál es la resistencia en el calentador de alambre? (Nota: 1 cal = 4.186J) A. 0,94 B. 0,81 C. 0,58 D. 0,69 E. 1,5 27. Qué potencia máxima en W se pueden generar a partir de una fem de 18 V usando cualquier combinación de una resistencia de 6,0 y una resistencia de 9,0? A. 54 B. 71 C. 90 D. 80 E Un calentador eléctrico se construye mediante la aplicación de una diferencia de potencial de 110 V a través de un cable con una resistencia de 5,0. Cuál es la potencia del calentador en kw? A. 2,0 B. 2,4 C. 1,7 D. 1,5 E Cuánta energía se disipa en J en forma de calor durante un período de dos minutos de tiempo por una resistencia de 1,5 k que tiene un potencial de 20 V constante? A. 58 B. 46 C. 32 D. 72 E. 16 7
8 30. Un resistor de 4,0 tiene una corriente de 3,0 A durante 5,0 min. Cuántos electrones salen de la resistencia durante este intervalo de tiempo? A. 7,5 x B. 5,6 x C. 6,6 x D. 8,4 x E. 2.1 x Si electrones entran en una resistencia de 20 en 10 minutos, cuál es la diferencia de potencial en V a través de la resistencia? A. 21 B. 32 C. 27 D. 37 E Un cable (longitud = 2,0 m, diámetro = 1.0 mm) tiene una resistencia de 0,45. Cuál es la resistividad en.m del material utilizado para hacer el cable? A. 5,6 x 10-7 B. 1,2 x 10-7 C. 1.8 x 10-7 D. 2,3 x 10-7 E. 7,1 x Cuál es la resistencia en un cable de hecho de un material con una resistividad de 3,2 x 10-8.m si su longitud es de 2,5 m, y su diámetro es de 0,50 mm? A. 0,16 B. 0,10 C. 1,28 D. 0,41 E. 0, Si R = 3.0, la potencia en W que se generan en la resistencia de 2R es: A. 12 B. 24 R C. 6,0 12V R D. 3,0 E. 1,5 2R R O L A 1. Condiciones dadas. 8
9 2. Definición de potencia Resistencia equivalente de un circuito en serie con dos resistencias. Definición de resistencia equivalente en un circuito en paralelo de dos resistencias. 5. Resolviendo en Definición de la ley de Ohm. 7. Reemplazando en Voltaje en 2R 9. Respuesta C. 35. Cuál es la potencia en la resistencia de 30? A. 20 B C V D E Cuál es la magnitud (en V) de la diferencia de potencial a través de resistencia de 20? A. 3,2 B. 5,7 C V D. 5,0 E. 8, Cuál es la corriente en la resistencia de 10? A. 0,60 B. 3,0 C. 1,2 D. 2,4 E. 0,30 21 V
10 38. Cuál es la potencia en la resistencia de 20 Ω? A. 6,5 B. 1,6 C D V 30 E. 5, Cuál es la potencia en la resistencia de 5? A. 13 B. B. 3,2 C V D E O L A 1. Condiciones dadas. R5 2. V1 24 V R1 10 R R4 5.1 Definición de resistencia equivalente en un circuito en paralelo de dos resistencias. V1 24 V 3. R1 R2 10 R4 10 Resistencia equivalente de un circuito en serie con dos resistencias
11 4. V1 24 V R1 10 R 5.1 Definición de resistencia equivalente en un circuito en paralelo de dos resistencias. 5. V1 24 V Req 15 Resistencia equivalente de un circuito en serie con dos resistencias. 6. Definición de la ley de Ohm. 7. Reemplazando en Voltaje en 20Ω. 9. Corriente en Voltaje en Respuesta B. 40. Una fem de 20 V se coloca a través de una combinación de dos resistencias en serie y produce una corriente de 2,0 A en cada una de las resistencias. Cuando las dos resistencias se conectan en paralelo, la corriente medida en el circuito es de 10 A. Cuál es la magnitud en ohmios de la mayor de las dos resistencias? A. 7,2 B. 7,6 C. 6,9 D. 8,0 E. 2,8 11
12 41. Una resistencia desconocida y una resistencia de 15 están conectadas en paralelo a una fuente de fem de 20 V de tal manera que una corriente de 2,0 A se observa en la misma. Cuál es el valor de la resistencia desconocida? A. 75 B. 12 C. 7,5 D. 30 E. 5,0 42. Cuál es la corriente en una resistencia de 15? A. 0,20 B. 0, C. 0, V D. 0,26 E. 0, Qué calor en julios se produce en la resistencia de 10 en 5,0 s? A. 72 B C. 50 D. 18 E V Un alambre de cobre tiene 8,48 x electrones libres por m 3. Si la sección transversal del alambre es 4 x 10-6 m 2 y la corriente es de 12 amperios. Cuál es la velocidad de deriva de los electrones en m/s. (la magnitud de la carga de un electrón es 1,6 x C). A. 2,46 x 10-4 B. 2,21 x 10-4 C. 1,98 x 10-4 D. 1,67 x 10-4 E x Un uniforme de cable de 30 m de largo tiene una resistencia de 90 y una sección transversal de 6,0 x 10-6 m 2. Cuál es su resistividad m? A. 5,6 x 10 4 B. 1,8 x 10-5 C. 1,6 x 10-2 D. 62,5 E. 1,8 x Un alambre de platino tiene 20 de resistencia a 20 C. Su coeficiente de temperatura de la resistividad es 3,9 x 10-3 ( C) -1. Cuál es su resistencia a 100 C? A. 7,5 B. 13 C. 19 D. 26 E
13 47. Un cable es reemplazado por otro que tiene la mitad de su diámetro. Su resistencia cambia por un factor de: A. 1/4 B. 1/2 C. 1 D. 2 E Por qué factor cambia la velocidad de deriva en un conductor si se duplica su voltaje? A. 1 B. 2 C. 3 D. 1/2 E. 1/4 49. Cuál es la resistencia en de una bombilla de 40 vatios sometida a una diferencia de potencial nominal de 120 voltios? A. 144 B. 180 C. 240 D. 360 E Cinco bobillos de 250 vatios funcionan por la noche durante 8 horas. Si el costo de la electricidad es de 0,08 dólares por kwh. El costo de funcionamiento de los focos para 14 noches es: A. $ 0,80 B. $ 2,24 C. $ 4,48 D. $ 8,96 E. $ 11,20 O L A 1. 1 Bombillo consume 250 W por hora 5 Bombillos consumen 1250 W por hora 5 bombillos consumen W por noche dado que funcionan durante 8 horas Condiciones dadas. 2. Potencia total en Kwatts que utilizan los bombillos para funcionar las 14 noches 3. Respuesta E. 13
14 51. En cuál de los circuitos mostrados la bombilla tiene un brillo máximo? Todas las pilas tienen la misma fem. Todas las resistencias R son iguales, y todas las bombillas son idénticas. a b c d e 52. En cuál de los siguientes circuitos es mayor la corriente en la fuente. Las bombillas son idénticas y las pilas tienen la misma fem? a b c d e 53. En cuál de los siguientes circuitos que contienen idénticas bombillas y pilas con la misma fem es la corriente más pequeña en la batería? a b c d e 54. En qué circuito es mayor la corriente en la batería? Las fems de las pilas se indican en la figura. Todas las bombillas son de 12 W a 6 V. 6 V 6 V 6 V 12 V 12 V a b c d e 14
15 55. Cuando una diferencia de potencial da lugar a una corriente en un alambre A. todas las cargas se mueven en el alambre en la misma dirección. B. sólo el campo eléctrico en el cable cambia; las cargas no se mueven. C. el movimiento de las cargas en el cable se realiza completamente al azar. D. el desplazamiento neto en la dirección del campo eléctrico se impone al movimiento aleatorio de las cargas negativas en el alambre. E. un desplazamiento neto opuesto a la dirección del campo eléctrico se impone al movimiento aleatorio de las cargas negativas en el alambre. 56. Una batería con una fem de 18 voltios tiene una terminal de tensión de 16 V que produce 32 W de potencia a una resistencia externa R. Cuál es el valor de R? a. 8.0 b. 16 c. 32 d. 36 e Una batería tiene una fem de 18 voltios y una diferencia de potencial entre sus terminales de 16 V tiene, con 32 W de potencia en una resistencia externa R. Cuál es la resistencia interna r de la batería? a b. 1.0 c. 2.0 d. 4.0 d Dado el circuito que se muestra a continuación, encontrar I 1. a. 1.2 A b. 1.8 A c. 2.4 A d. 4.2 A I 1 I e. 4.8 A V I V O L A 1. Condiciones dadas. 2. Regla de los nodos (nodo A). 15
16 3. Malla 1 de los nodos EFBA 4. Malla 2 de los nodos DCBA Tenemos un sistema 3x3 para solucionar de manera de despejara la intensidad por medio de ley de kirchhoff Se suma fila el resultado se divide en 2 ambos lados. Es fila La malla 1 la dividimos en 2, queda una nueva fila resultante En la punto 2. Esta despejado intensidad 2 y la reemplazamos en el 7. El resultante fila 5 9. Se suman la fila 4 del 6. Y fila 5 del Respuesta C. 59. Dado el circuito que se muestra a continuación, encontrar I 2. a. 1.2 A b. 1.8 A 4 c. 2.4 A d. 4.2 A I 1 e. 4.8 A I V I V 60. Dado el circuito que se muestra a continuación, encontrar I 3. a. 1.2 A b. 1.8 A c. 2.4 A d. 4.2 A e. 4.8 A I 1 I 3 I V 12 V 16
17 61. Una red consta de dos resistencias R 1, y R2 en paralelo. R 2 kr 1. La resistencia equivalente, R es igual a: a. (k 1)R 1. b. k 1 R k 1. c. k R k 1 1 d. k 1 R k 2. e. k R k Un circuito en serie RC tiene la resistencia R 1 y capacitancia C 1. Un segundo circuito en serie RC tiene resistencia R 2 2R 1 y capacitancia C C 1. La constante de tiempo del circuito 2, en términos de la constante de tiempo del circuito 1 es: a b c d e
18 Respuestas Número Tipo Respuesta Número Tipo Respuesta 1. C a c 2. C d c 3. C e d 4. C d c 5. C a d 6. C b b 7. C a a 8. C e b 9. C b b 10. C a a 11. C b d 12. C c a 13. C b d a b 15. C c b c d b e e b a d 20. C c e a 51. C a e 52. C c a 53. C a b 54. C d c 55. C e d a c b b c c d b b c 62. C c 18
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