EJERCICIOS ELECTROMAGNETISMO, Ejercicios de Electromagnetismo

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DEPARTAMENTO DE FISICA

FISICA ELECTROMAGNETICA

Ejercicios

CORRIENTE ELECTRICA

CIRCUITOS

Corriente eléctrica - circuitos Preguntas:

1. Una varilla cilíndrica tiene resistencia R. Si se triplica su longitud y diámetro, ¿cuál será su resistencia en términos de R?
2. Las baterías siempre tienen rotulada su fem; por ejemplo, una batería de tamaño AA para linterna dice “1.5 volts”. ¿Sería apropiado etiquetarlas también con la corriente que producen? ¿Por qué?
3. Algunos hogares tienen reguladores de luz que son operados girando una perilla. ¿Qué se cambia en el circuito eléctrico cuando se gira la perilla?
4. Un fusible es un dispositivo diseñado para interrumpir un circuito eléctrico, por lo general haciendo que se funda cuando la corriente supera cierto valor. ¿Qué características debe tener el material con que se fabrica el fusible?
5. A menudo los artículos periodísticos contienen afirmaciones como la siguiente: “pasaron 10 000 volts de electricidad a través del cuerpo de la víctima”. ¿Qué es lo incorrecto en esta frase?
6. Se conecta un número de bombillas idénticas a una batería de linterna. a) ¿Qué pasa con el brillo de cada bombilla a medida que se agregan más y más de ellas al circuito, si se conectan en serie o en paralelo? b) ¿La batería durará más si las bombillas están en serie o en paralelo? Explique su razonamiento.
7. Dos focos están conectados cada uno a un voltaje de 120 V. Uno tiene una potencia de 25 W, el otro de 100 W. a) ¿Qué foco tiene la resistencia más alta? b) ¿Qué foco transporta más corriente? c) ¿Si las dos bombillas se conectan en serie a una línea de 120 V, ¿a través de cuál bombilla habrá una mayor caída de voltaje? ¿Y si se conectan en paralelo? Explique su razonamiento.
8. Cuando se cierra el interruptor del circuito de la figura a, no hay corriente en R 2 , porque la corriente encuentra una trayectoria alterna de resistencia cero a través del interruptor. Existe corriente en R 1 , la cual se mide con un amperímetro (dispositivo para la medición de corriente) en la parte baja del circuito. Si se abre el interruptor (figura b), existe corriente en R 2. ¿Qué sucede con la lectura del amperímetro cuando se abre el interruptor? a) La lectura sube; b) la lectura baja; c) la lectura no cambia. ¿Por qué?

a) La intensidad luminosa del foco B, b) La intensidad luminosa del foco C c) La corriente en la batería d) La diferencia de potencial a través del foco A e) La diferencia de potencial a través del foco C f) La potencia total entregada a los focos por la batería Ejercicios:

1. a) Calcule la resistencia por unidad de longitud de un alambre de nicromo (ρ= 150 x 10 - 8 Ω.m), calibre 22 de radio 0.321 mm. b) Si se mantiene una diferencia de potencial de 10.0 V a través de una longitud de 1.00 m del alambre de nicromo, ¿cuál es la corriente en el cable? c) El alambre se funde y se refunde con el doble de su longitud original. Encuentre la nueva resistencia RF como un múltiplo de la antigua resistencia RO. R: a) 4.6 Ω/m; b) 2.2 A; C) 4 R 0
2. Un circuito proporciona una corriente máxima de 20.0 A con un voltaje de funcionamiento de 120 V. a) ¿Cuántos focos de 75 W pueden funcionar con esta fuente de voltaje? R: 32 b) A $ 700 por kilowatts-hora, ¿cuánto cuesta operar estos focos por 8.00 h? R: $13.440 pesos
3. Un alambre metálico de resistencia R es cortado en tres piezas iguales que después se trenzan lado a lado para formar un nuevo cable con una longitud igual a un tercio la longitud original. ¿Cuál es la resistencia de este nuevo alambre? R: R/
4. Un cable conductor de sección circular tiene una longitud de 4 metros y un área de 2 mm^2. Calcular su resistencia, si su coeficiente de resistividad es de 0,017 Ω. mm^2 / m. R: 0.0034 Ω
5. Un conductor de 600 metros de longitud tiene una resistencia de 20 ohmios y una resistividad de 0,02 Ω. mm^2 /m. Calcular el diámetro del conductor? R: 0.874 mm.
6. Un conductor tiene una potencia de 100 vatios cuando en sus extremos hay una diferencia de potencial de 100 voltios. Calcular su diámetro sabiendo que tiene una longitud de 2 km. Y una resistividad de 17 x 10 –^3 Ω. mm^2 / m. R: 0.02 mm^2

1. Las aves que descansan sobre líneas de alto voltaje son una vista común. El alambre de cobre (ρ= 1.7 x 10 - 8 Ω.m) ,sobre el que se alza un pájaro, tiene 2.2 cm de diámetro y lleva una corriente de 50 A. Si las patas del pájaro están separadas 4.0 cm, calcule la diferencia de potencial entre ellas. R: 90 μV
2. Cuatro resistencias están dispuestas como se muestra en la figura, calcule: a) la resistencia equivalente del circuito. R: 18 Ω b) la corriente en el circuito si el voltaje de circuito cerrado de la batería es de 6.0 V. R: 0.33 A c) el potencial eléctrico en el punto A, si el potencial en la terminal positiva es de 6.0 V. R: 5.3 V d) Suponga que el voltaje de circuito abierto, o fem Ɛ, es de 6. V. Calcule la resistencia interna de la batería. R: 0.6 Ω e) ¿Qué fracción f de la energía de la batería se entrega a las resistencias de carga? R: 0.97 ó 97%
3. Para el circuito que se muestra en la figura, La fuente de fem tiene resistencia interna insignificante. a. Calcule la resistencia equivalente de la red. R: 6 Ω b. Obtenga la corriente en cada resistor. c. Determine la diferencia de potencial entre a y b. R: 18 V. d. Energía disipada por la resistencia de 3Ω. R: 12 Watt
4. Para el circuito de la figura, diligencie el siguiente cuadro con el voltaje, la corriente y la potencia eléctrica disipada por cada resistor. R 1 (Ω) R 2 (Ω) R 3 (Ω) R 4 (Ω) Voltaje(V) Corriente(mA) Potencia(W)

1. Para el circuito que se muestra en la figura, Encuentre: a. Diferencia de potencial entre los puntos d y e. R: 0. V b. Corriente en la resistencia de 9 . R: 0.33 A c. Potencia disipada en la resistencia de 5 . R: 1.25 W.
2. En el circuito de la figura, cada resistor representa una bombilla. Sea R 1

= R 2 = R 3 = R 4 = 4.50 Ω, y ε = 9 V.

a. Calcule la corriente en cada bombilla. b. Encuentre la potencia disipada por cada bombilla. ¿Cuál, o cuáles, de éstas es la más brillante? c. Ahora se retira la bombilla R 4 del circuito y deja un hueco en el alambre en la posición en que estaba. Ahora, ¿cuál es la corriente en cada una de las bombillas restantes R 1 , R 2 y R 3? d. Sin la bombilla R 4 , ¿cuál es la potencia disipada en cada una de las bombillas restantes? e. Como resultado de la remoción de R 4 , ¿cuál(es) bombilla(s) brilla(n) más? ¿Cuál(es) brilla(n) menos? Analice por qué hay diferentes efectos en las distintas bombillas.

1. Para el circuito que se muestra, VAB = 12 V. Encuentre: a. Diferencia de potencial entre los puntos C y D b. Corriente en la resistencia de 4 . c. Potencia disipada en la resistencia de 5 .
2. Una lámpara de 0,4 Watts se diseña para que funcione con 2 voltios entre sus terminales. Una resistencia R se coloca en paralelo con la lámpara y la combinación se pone en serie con una resistencia de 3 Ω y una batería de 3 voltios, cuya resistencia interna es 1/3 Ω.
   • ¿Cuál deberá ser el valor de R si la lámpara diseñada debe funcionar al voltaje dado? R: 20 Ω

1. Se sabe que la diferencia de potencial a través de la resistencia de 6. Ω en la figura es de 48 V. Determine: a. La corriente I que entra. R: 12 A b. La diferencia de potencial en la resistencia de 8.0 Ω. R: 96 V c. La diferencia de potencial a través de la resistencia de 10 Ω. R: 60 V d. La diferencia de potencial de a a b. R: 204 V.
2. Se conecta un voltímetro ideal entre las terminales de una batería de 15.0 V, y también un dispositivo con resistencia de 75.0 Ω.Si el voltímetro da una lectura de 11.9 V: a ) Cuanta potencia disipa el dispositivo y b ) cual es la resistencia interna de la batería? R: 1.92 W; 19.5 Ω
3. Se conecta una bombilla de 25.0 Ω a las terminales de una batería de 12.0 V que tiene una resistencia interna de 3.50 Ω. ¿Qué porcentaje de la potencia de la batería se disipa a través de la resistencia interna y, por lo tanto, no está disponible para la bombilla? R: 12%
4. El circuito de la figura a consiste en tres resistores y una batería sin resistencia interna. a. Encuentre la corriente en el resistor de 5 Ω. b. Encuentre la potencia entregada al resistor de 5 Ω. c. En cada uno de los circuitos de las figuras b, c y d, se insertó en el circuito una batería adicional de 15.0 V. ¿Cuál diagrama o diagramas representa un circuito que requiera el uso de las reglas de Kirchhoff para encontrar las corrientes? Explique por qué. d. ¿En cuál de estos tres circuitos se entrega la menor cantidad de potencia al resistor de 10 Ω? No necesita calcular la potencia en cada circuito si explica su respuesta.

1. El amperímetro que se muestra en la figura da una lectura de 2.00 A. a. Determine I 1 , I 2 y ε. R: 0.714 A ; 1.29 A ; 12.6 V b. Diferencia de potencial entre a y b. R: 10 V c. Energía disipada por el resistor de 2 Ω. R: 3.33 W
2. Determine la corriente en cada una de las ramas del circuito que se muestra en la figura. R : 846 mA ; 462 mA ; 1.31 A
3. Para el circuito que se muestra en la figura, calcule: a. La corriente en el resistor de 2.00. R: 909 mA b. La diferencia de potencial entre los puntos a y b. R: 1.82 V
4. Calcule las tres corrientes I 1 , I 2 e I 3 que se indican en el diagrama de la figura y determine la potencia disipada por el resistor de 5Ω. R: 0.848 A; 2.14 A ; 0.171 A ; 19.38 W

32. Si R = 1 kΩ y ε = 250 V en la fi gura, determine:

a) La dirección y la magnitud de la corriente en el alambre horizontal entre a y e. R: 50.0 mA de a a e b) Diferencia de potencial entre a y c. R: 240 V. c) Energía disipada por el resistor de 2 kΩ. R: 3.38 x 10-2 W.

1. En el circuito de la figura :

a. Encuentre las fem ε 1 y ε 2. R: 18.0 V ; 7.0 V

b. La diferencia de potencial entre b y a. R: 13.0 V

1. En el circuito que se presenta en la figura, las baterías tienen resistencias internas despreciables y los dos medidores son ideales. Con el interruptor S abierto, el voltímetro da una lectura de 15.0 V.

a. Calcule la fem ε de la batería. R: 36.4 V

b. ¿Cuál será la lectura del amperímetro cuando se cierre el interruptor? R: 0.500 A

1. En la figura se ilustra un circuito en el que todos los medidores son ideales y las baterías no tienen resistencia interna apreciable. a. Diga cuál será la lectura del voltímetro con el interruptor S abierto. R: 2.14 V. b. Con el interruptor cerrado, obtenga la lectura del voltímetro y del amperímetro. R: 0 V ; 0.05 A
2. En el circuito que se muestra en la figura: Encuentre: a. La corriente en la resistencia de 9 Ω. b. Diferencia de potencial entre A y B c. Energía disipada por el resistor de 3 Ω.

1. Dos bombillas de 60 Ω y 30 Ω se conectan a una fuente de 4.5 V como de muestra en las figuras. a. ¿En cuál de los dos circuitos es mayor la resistencia equivalente? ¿Por qué cree que ocurre? b. En el circuito en serie, ¿la resistencia equivalente es mayor o menor que las resistencias instaladas? c. En el circuito en paralelo, ¿la resistencia equivalente es mayor o menor que las resistencias instaladas? d. ¿Si agregamos una nueva resistencia en el circuito en paralelo cómo será la nueva resistencia equivalente: mayor que ahora o menor? ¿por qué? e. ¿En cuál de los dos circuitos es mayor la intensidad total? ¿Por qué? f. En el circuito en serie, ¿en cuál de las dos resistencias es mayor la caída de tensión? g. En el circuito en paralelo, ¿en cuál de las dos resistencias es mayor la intensidad por rama? h. Teniendo en cuenta que, a igual intensidad, es la tensión la que hace dar más o menos luz a una bombilla, ¿qué bombilla iluminará más en el circuito en serie? i. Teniendo presente que a igual tensión es la intensidad la que hace dar más o menos luz a una bombilla, en el circuito en paralelo, ¿cuál de las dos bombillas iluminará más? j. ¿iluminará más el circuito serie o el paralelo? ¿por qué?