Teoría básica y problemas propuestos de circuitos eléctricos de corriente continua (página 2)
PROBLEMAS PROPUESTOS CON
RESPUESTAS
R1
R2
R3
R4
Voltaje(V)
50
50
50
50
Corriente(mA)
1000
50
16,67
4,995
Potencia(W)
50
2,5
0,8335
0,24975
- Rellene el siguiente cuadro con el voltaje, la
corriente y la potencia
eléctrica disipada por cada resistor. - Sobre un resistor de 10 se mantiene una
corriente de 5 A durante 4 minutos. ¿Cuántos
coulomb y cuantos electrones pasan a través de la
sección transversal del resistor durante ese tiempo.
Sol. 1,2 x 103 Coul; 7,5 x 1021
electrones. - En un alambre de cobre de
0,10 pulgadas de diámetro existe una pequeña
corriente de 1 x 10-16 A. Calcular la velocidad de
arrastre de los electrones. Sol. 1,5 x 10-15
m/s - El área de la sección transversal del
riel de acero de
un tranvía es de 7,1 pulgadas cuadradas.
¿Cuál es la resistencia de 10 millas de riel?. La
resistividad el acero es de 6 x 10-7 .m. Sol.
2,1 
R1
R2
R3
Voltaje(V)
16
16
48
Corriente(A)
1.333
2.667
4.000
Potencia(W)
0,021328
0,042672
0,192
- Rellene el siguiente cuadro con el voltaje, la
corriente y la potencia eléctrica disipada por cada
resistor:
R1
R2
R3
R4
Voltaje(V)
2.80
7.00
4.20
4.20
Corriente(mA)
1400
1400
700
700
Potencia(W)
3,92
9,8
2,94
2,94
- Calcule la diferencia de potencial entre a y b,
así como la corriente, el voltaje y la potencia
consumida por cada resistor: Sol. 0,001
V
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R8
Voltaje(V)
0.0074
0.0065
0.1383
0.1383
0.1383
0.1383
14.99
Corriente(mA)
2.306
2.306
3.458
3.458
2.306
3.458
14.99
Potencia(W)
0,0170644
0,014989
0,4782414
0,4782414
0,3189198
0,4782414
0,2247001
- Rellene el siguiente cuadro con el voltaje, la
corriente y la potencia eléctrica disipada por cada
resistor: - Un alambre de cobre y uno de hierro, de
la misma longitud, están sometidos a la misma diferencia
de potencial. ¿Cuál debe ser la relación
entre sus radios para que la corriente a través de ellos
sea la misma?.¿Puede ocurrir que la densidad de
corriente sea la misma en los dos alambres, escogiendo
adecuadamente sus radios?. Sol. 2,4 siendo mayor el del
hierra; No - Un alambre de nicromo (es una aleación de
níquel y cromo que se usa comúnmente en los
elementos calefactores) tiene una longitud de 1 m; el
área de su sección transversal es 1
mm2 y transporta una corriente de 4 A cuando se
aplica una diferencia de potencial de 2 V entre sus extremos.
¿Cuál es la conductividad del nicromo?.
Sol. 2 x 106 Siemens
R1
R2
R3
Voltaje(V)
0.250
2.250
9.750
Corriente (mA)
62.50
750
812.5
Potencia(W)
0,015625
1,6875
7,921875
- Determine la corriente, el voltaje y la potencia que
consume cada resistor en la red mostrada: - Se fabrican dos conductores de la misma longitud con
el mismo material. El conductor A es un alambre sólido
de 1 mm de diámetro. El conductor B es un tubo de 2 mm
de diámetro. ¿Cuál es la relación
RA/RB entre las resistencias
medidas entre sus extremos?. Sol. 3,00 - El embobinado de cobre de un motor tiene una
resistencia de 50 a 20ºC cuando el motor esta
inactivo. Después de funcionar por varias horas, la
resistencia aumenta a 58 . ¿Cuál es la
temperatura
del embobinado?. Sol. 61 ºC - Un tubo de rayos X opera
con una diferencia de potencial de 80 kV y consume una
corriente de 7 mA, ¿Cuál es la potencia que
disipa, expresada en vatios?. Sol. 560 W - Un calefactor de inmersión de 500 W se coloca en
un recipiente que contiene 2 litros de agua a 20
ºC. ¿Cuánto tiempo tardará en
elevarse la temperatura del agua hasta su temperatura de
ebullición, suponiendo que el agua
absorbe el 80 % de la energía
disponible?:¿Cuánto tiempo más
tardará en evaporarse la mitad del agua?. Sol.
28 min; 1,6 horas.
Resistencia ()
7
3
4
2
8
20
1
1.5
Voltaje(V)
3,3285
0,14763
2,0988
0,5726
3,7536
4,616
0,1892
0,630
Corriente (mA)
475,5
49,21
524,7
286,3
469,2
230,8
189,2
420
Potencia(W)
1,5827
0,0073
1,1012
0,1639
1,7612
1,0654
0,0358
0,2646
- Determine la corriente, el voltaje y la potencia
consumida por cada resistor en la red presentada a
continuación: - Un calefactor por radiación, de 1250 W, se fabrica de tal
forma que opera a 115 V. ¿Cuál será la
corriente en el calefactor?.¿cual será la
resistencia de la bobina calefactora?. ¿Cuántas
kilocalorías irradia el calefactor en una hora?
Sol. 11 A; 11 ; 1100 Kcal
- Calcule el circuito equivalente Norton del resistor de
4 . Sol. 6,7 ; 10,75 A (de arriba
hacia abajo)
- Calcule el circuito equivalente Thevenin del resistor
de 2 . Sol. 5,65 ; 13,043 V - Un acelerador lineal de lectrones produce un haz
pulsado de electrones. La corriente de pulso es de 0,50 A y
la duración del pulso es de 0,10 s.
¿Cuántos electrones se aceleran en cada pulso?.
¿Cuál es la corriente promedio de una maquina
que opera a una frecuencia de 500 pulsos/s?. ¿Si los
electrones se aceleran hasta 50 MeV de energía,
¿Cuál es la potencia de salida, promedio y de
pico, del acelerador?. Sol. 3,1 x 1011; 25
A; 1200 W (en promedio); 2,5 x 107 W
(valor
pico)
- Aplicando el teorema de Superposición
calcúlese la corriente que pasa por el resistor de 10
. Sol. 523,7 mA - Una batería de 6 V establece una corriente de
5 A en un circuito externo durante 6 minutos. ¿En cuanto
se reduce la energía química de la
batería?. Sol. 1,1 x 104 J - En un circuito en serie simple circula una corriente
de 5 A. Cuando se añade una resistencia de 2 W en serie,
la corriente decae a 4 A. ¿Cuál es la resistencia
original del circuito?. Sol. 8 - Una resistencia de 0,10 W debe generar energía
térmica con un ritmo de 10 W al conectarse a una
batería cuya fem es de 1,5 V. ¿Cuál es la
resistencia interna de la batería?. ¿Cuál
es la diferencia de potencial que existe a través de la
resistencia?. Sol. 0,050 ; 1,0 V - Utilizando solamente dos embobinados con resistencia
(conectados en serie, en paralelo o por separado), un
estudiante puede obtener resistencias de 3, 4, 12 y
16. ¿Cuáles son las resistencias
individuales de las bobinas?. Sol. 4 y 12
. - Dos baterías cuyas fem y resistencias internas
son 1, r1 y 2,
r2 respectivamente, se conectan en paralelo.
Demostrar que la fem efectiva de esta combinación es:
; en donde r
queda definida mediante:
- Doce resistencias, cada una de resistencia R, se
interconectan formando un cubo. Determinar la resistencia
equivalente RAB de una arista. Calcular la
resistencia equivalente RBC de la diagonal de una de
las caras. Determinar la resistencia equivalente RAC
de una diagonal del cubo. Sol. 7/12 R; ¾ R; 5/6
R - Se establece una corriente en un tubo de descarga de
gas al
aplicar una diferencia de potencial suficientemente elevada
entre los dos electrodos del tubo. El gas se ioniza; los
electrones se mueven hacia la terminal positiva y los iones
positivos hacia la terminal negativa, ¿Cuál es la
magnitud y sentido de la corriente en un tubo de descarga de
hidrógeno en el cual pasan por una
sección transversal del tubo 3,1 x 1018
electrones y 1,1 x 1018 protones cada segundo?.
Sol. 0,67 A; sentido contrario a la carga
negativa. - Una banda de un generador electroestático
tiene 50 cm de ancho y se mueve a razón de 30 m/s, la
banda lleva la carga a la esfera con una rapidez
correspondiente a 104 A. Calcule la densidad de
carga en la banda. Sol. 0,066 x 10-4
Col/m2 - Una barra cuadrada de aluminio
tiene 1 m de largo y 5 mm de lado. ¿Cuál es la
resistencia entre sus extremos?. ¿Cuál debe ser
el diámetro de una barra de cobre circular de 1 m para
que tenga la misma resistencia? Sol. 1,13 x
10-3 ; 4,4 x 10-3 m - ¿A que temperatura duplicará su
resistencia un conductor de cobre con respecto a su resistencia
a 0 ºC?. ¿Es valida esa misma temperatura para
todos los conductores de cobre, cualquiera que sea su forma o
tamaño?. Sol. 256 ºC; Sí
; en donde r
- A un alambre de cobre de diámetro d y
longitud L se aplica una diferencia de potencial
V. ¿Cuál es el efecto en la rapidez de
arrastre de los electrones: al duplicar el valor de V,
al duplicar I, al duplicar d? - Dos lámparas incandescentes, una de 500 W y
otra de 100 W, operan a 110 V. ¿Cuál de las dos
lámparas tiene menor resistencia? - Cinco alambres de la misma longitud y diámetro
se conectan entre dos puntos que se mantienen a una diferencia
de potencial constante. ¿En cual de los alambres
será mayor la energía de Joule?. ¿En el
mayor o en el de menor resistencia? - Una vaca y un hombre se
encuentran en una pradera cuando un rayo cae en la tierra
cercana a ellos. ¿Por qué es más probable
que resulte muerte la
vaca que el hombre?.
El fenómeno responsable de este hecho recibe el nombre
de "voltaje escalonado". - ¿Depende el sentido de la fem suministrada por
una batería del sentido en el cual fluye la corriente a
través de la batería? - Frotando un peine con un trozo de lana es posible
generar una diferencia de potencial de 10000 V. ¿Por
qué no resulta peligroso este voltaje, si un voltaje
mucho menor como el suministrado por una toma eléctrica
ordinaria es muy peligrosa? - Describir un método
para medir la fem y la resistencia interna de una
batería. - Una lámpara incandescente de 110 V, 25 W,
brilla normalmente cuando se conecta a través de un
conjunto de baterías. Sin embargo, otra lámpara
incandescente de 110 V, 500 W brilla solo levemente al
conectarse a través del mismo conjunto. Explicar el
hecho. - ¿Cuál es la diferencia entre la fem y
la diferencia de potencial? - ¿En que circunstancias puede la diferencia de
potencial terminal de una batería exceder a su
fem? - Explicar por qué debe ser muy pequeña
la resistencia de un amperímetro, en tanto que la de un
voltímetro debe ser muy grande. - ¿Cuál es la diferencia entre
resistencia y resistividad? - ¿Qué se requiere para mantener una
corriente estable en un conductor? - ¿Qué factores afectan la resistencia de
un conductor? - ¿Por qué un buen conductor
eléctrico también podría ser un buen
conductor térmico? - Si las cargas fluyen muy lentamente por un metal,
¿por qué no se requieren varias horas para que la
luz aparezca
cuando usted activa un interruptor? - Dos focos eléctricos operan a 110 V, pero uno
tiene un valor nominal de potencia de 25 W y el otro de 100 W.
¿Cuál de los focos tiene la resistencia
más alta?. ¿Cuál de ellos conduce la mayor
corriente? - ¿Cómo podría Ud. conectar
resistores de manera que la resistencia equivalente sea
más pequeña que las resistencias
individuales? - ¿Cuándo puede ser positiva la
diferencia de potencial a través de un
resistor? - Una lámpara incandescente conectada a una
fuente de 120 V con un cordón de extensión corto
brinda más iluminación que la misma conectada a la
misma fuente con un cordón de extensión muy
largo. Explique.
PROBLEMAS PROPUESTOS
SIN RESPUESTAS
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
R9
R10
Voltaje(V)
Corriente(A)
Potencia(W)
- Rellene el siguiente cuadro con el voltaje, la
corriente y la potencia eléctrica disipada por cada
resistor: - Un conductor coaxial con una longitud de 20 m
está compuesto por un cilindro interior con un radio de 3 mm y
un tubo cilíndrico exterior concéntrico con un
radio interior de 9 mm. Una corriente de fuga de 10 A
fluye entre los dos conductores. Determine la densidad de la
corriente de fuga (en A/m2) a través de una
superficie cilíndrica (concéntrica con los
conductores) que tiene un radio de 6 mm. - Un conductor de 1,2 cm de radio conduce una corriente
de 3 A producida por un campo
eléctrico de 120 V/m. ¿Cuál es la
resistividad del material? - Un campo
electrico de 2100 V/m se aplica a un trozo de plata de
sección transversal uniforme. Calcule la densidad de
corriente resultante si la muestra
está a una temperatura de 20 ºC.
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
R9
R10
Voltaje(V)
Corriente(A)
Potencia(W)
- Rellene el siguiente cuadro con el voltaje, la
corriente y la potencia eléctrica disipada por cada
resistor: - Un alambre metálico de 12 se corta en
tres pedazos iguales que luego se conectan extremo con extremo
para formar un nuevo alambre, cuya longitud es igual a la
tercera parte de la longitud original. ¿Cuál es
la resistencia de este nuevo alambre? - Se encuentra que alambres de aluminio y cobre de
igual longitud tiene la misma resistencia. ¿Cuál
es la proporción de sus radios? - Un resistor se construye con una barra de
carbón que tiene un área de sección
transversal uniforme de 5 mm2. Cuando una diferencia
de potencial de 15 V se aplica entre los extremos de la barra.
Encuentre: la resistencia de la barra y su
longitud. - ¿Cuál es el cambio
fraccionario de la resistencia de un filamento de hierro
cuando su temperatura cambia de 25 ºC a 50
ºC?
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
R9
R10
Voltaje(V)
Corriente(mA)
Potencia(mW)
- Rellene el siguiente cuadro con el voltaje, la
corriente y la potencia eléctrica disipada por cada
resistor: - Una batería tiene una fem de 15 V. El voltaje
terminal de la batería es de 11,6 V cuando ésta
entrega 20 W de potencia a un resistor de carga externo R.
¿Cuál es el valor R?. ¿Cuál es la
resistencia interna de la batería? - ¿Qué diferencia de potencial se mide a
través de un resistor de carga de 18 que se
conecta a una batería de 5 V de fem y una resistencia
interna de 0,45 ? - La corriente en un circuito se triplica conectando un
resistor de 500 en paralelo con la resistencia del
circuito. Determine la resistencia del circuito en ausencia del
resistor de 500 . - Cuando dos resistores desconocidos se conectan en serie
con una batería, se disipa 225 W con una corriente
total de 5 A. Para la misma corriente total, se disipa 50 W
cuando los resistores se conectan en paralelo. Determine
los
valores de los dos resistores.
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
R9
R10
Voltaje(V)
Corriente(mA)
Potencia(W)
- Rellene el cuadro con las variables
eléctricas pedidas: - Se cuenta con una esfera conductora de 10 cm de radio
hacia la cual se hace circular una corriente de 1,0000020 A
mediante un alambre, en tanto otro alambre extrae de ella una
corriente de 1,0000000 A. ¿Cuánto tiempo
transcurre antes de que la esfera aumente su potencial a 1000
V? - Un resistor tiene forma de cono circular recto
truncado. Los radios de los extremos son a y b y la altura L.
Si la abertura del cono es pequeña, puede suponerse que
la densidad de corriente es uniforme a través de
cualquier área transversal. Calcular la resistencia de
éste objeto. - En un alambre de calibre 18 (diámetro = 0,040
pulgadas) y 100 pies de longitud se aplica una diferencia de
potencial de 1 V. Calcular: la corriente, la densidad de
corriente, el campo eléctrico, y el ritmo con que se
genera energía térmica en el alambre. - Se desea fabricar un conductor cilíndrico largo
cuyo coeficiente térmico de resistividad a 20 º C
tenga un valor cercano a cero. Si este conductor se hace
alternando discos de hierro y de carbón,
¿Cuál debe ser la relación de los
espesores de los discos de carbón a los de hierro?.
Supóngase que la temperatura permanece constante igual
en todos los discos. ¿Cuál debe ser la
relación de la energía térmica generada
en el disco de carbón al disco de hiero?
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
R9
R10
Voltaje(V)
Corriente(mA)
Potencia(W)
- Rellene el cuadro con las variables eléctricas
pedidas:
R1
R2
R3
R4
R5
R6
Voltaje(V)
Corriente(A)
Potencia(W)
- Rellene el siguiente cuadro con el voltaje, la
corriente y la potencia eléctrica disipada por cada
resistor:
- Obténgase las corrientes de mallas del
siguiente circuito: - Una batería de automóvil (12 V) tiene una
carga inicial Q (120 A.h). Suponiendo que el potencial a
través de las terminales permanece constante hasta que
la batería se descargue totalmente, ¿durante
cuantas horas puede suministrar una potencia P (100
W)?
- Obténgase las corrientes de mallas del siguiente
circuito:R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
R9
Voltaje(V)
Corriente(A)
Potencia(W)
- Rellene el siguiente cuadro con el voltaje, la
corriente y la potencia eléctrica disipada por cada
resistor: - Cuando una barra de metal se calienta, cambia no solo
su resistencia, sino también su longitud y el
área de su sección transversal. La
relación:
, sugiere que deben tomarse en cuenta los tres factores al
medir r a diversas temperaturas. Si la temperatura cambia 1
ºC, ¿qué tanto por ciento cambian: R, L y A
para un conductor de cobre?. ¿Qué
conclusión saca usted?. El coeficiente de
dilatación térmica lineal del cobre es de 1,7 x
10-5 ºC-1. - Un tostador de 1000 W, un horno de microonda de 800 W
y una cafetera de 500 W se conectan en el mismo tomacorriente
de 120 V. Si el circuito se protege por medio de un fusible de
20 A. ¿se fundirá el fusible si todos los
aparatos se usan al mismo tiempo? - Un cordón de 8 pies de extensión tiene
dos alambres de cobre de calibre 18, cada uno con un
diámetro de 1,024 mm. ¿Cuánta potencia
disipa este cordón cuando conduce una corriente de: 1
A y 10 A.
- Determine el voltaje en la resistencia de 12
Kilo-ohmios: - Una compañía eléctrica emplea dos
rollos de 50 m cada uno de alambre de cobre para enganchar,
desde el tendido general, el local de un abonado. La
resistencia eléctrica del hilo es de 0,3
cada 1000 m. Calcular la caída de
tensión en la línea estimando en 120 A de c.c.
(corriente continua) la intensidad de carga.
- Calcúlese la potencia disipada por el resistor
de 5 k. - Un galvanómetro que tiene una sensibilidad de
máxima escala de
1 mA requiere un resistor en serie de 900 W para efectuar una
lectura de
máxima escala del voltímetro cuando se mide 1 V
en las terminales. ¿Qué resistor en serie se
requiere para convertir el mismo galvanómetro en un
voltímetro de 50 V (máxima escala)?
- En el circuito adjunto determine la tensión en
el resistor de 35 kilo-ohmios:
- En el circuito adjunto se sabe que la potencia
consumida por el resistor de 15 kilo-ohmio es igual a 125 W.
¿Cuánto valdrá V?.
- En el circuito adjunto determine la tensión en
el resistor de 25 kilo-ohmios:
- En el circuito adjunto se sabe que la potencia
consumida por el resistor de 65 kilo-ohmio es igual a 250 W.
¿Cuánto valdrá V? - Determine en la potencia disipada por el resistor de
130 kilo-ohmios: - En el circuito mostrado determine: voltaje, corriente
y potencia disipada por el resistor de 64
k.
, sugiere que deben tomarse en cuenta los tres factores al
Alonso, M. y Finn, E. (1986) Física. Volumen II:
Mecánica. Addison – Wesley
Iberoamericana.
Resnick, R. y Halliday, D. (1984) Física.
Tomo II (séptima impresión). Compañía
Editorial Continental: México.
Serway, Raymond (1998) Física. Tomo
II (Cuarta edición). Mc Graw-Hill:
México.
VÍNCULOS WEB RELACIONADOS
CON EL TEMA
http://www.fisicanet.com
http://www.tutoria.com
Elaborado por
Paredes T. Franklin J.
San Carlos, Febrero 2005
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