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3º CIENCIAS DE LA NATURALEZA
Unidad nº 2: Fenómenos eléctricos
SOLUCIONES
1.- Un electroscopio como el de la ilustración, cargado positiva o
negativamente, puede ser utilizado para detectar si otro objeto
está cargado y la naturaleza de su carga. ¿Podrías explicar cómo
se puede conseguir que el electroscopio nos suministre esa
información?
Supongamos que el electroscopio está cargado positivamente y que le acercamos
una barra de vidrio cargada positivamente. Por inducción, la bola del electroscopio
tenderá a cargarse negativamente y las láminas de oro adquirirán una carga
positiva mayor que la que tenían, con
lo que se repelerán más y el
electroscopio tenderá a abrirse más.
En cambio, si acercamos una barra
de
ebonita
o
PVC
cargada
negativamente,
también
por
inducción, la bola del electroscopio se
cargará
más positivamente y las
láminas de oro tendrán una carga
menor y tenderán a cerrarse más.
2.- En el circuito de la figura se miden las intensidades y las tensiones con
polímetros (instrumentos de medida que se
pueden utilizar para medir intensidades de
corriente o tensiones, según los conectemos).
a) ¿Qué
polímetros
amperímetros
y
voltímetros?
funcionan
cuáles
como
como
Conocemos que la tensión en los bornes de la
pila es de 9 V, que la tensión en los bornes de
la bombilla B2 es de 4 V, que la intensidad que
circula por ella (B2) es de 0,5 A y que las
bombillas B2 y B3 son idénticas.
b) ¿Cuál es la indicación que marca cada
polímetro?
c) ¿Cuál es la resistencia de cada una de las tres bombillas?
a) Los polímetros P1, P4 y P5 funcionan como amperímetros ya que están
conectados en serie. Los polímetros P2 y P3 funcionan como voltímetros ya que
están conectados en paralelo con las bombillas B1 y B3.
b) Como las bombillas B2 y B3 son idénticas y están conectadas en paralelo, la
intensidad de la corriente que circula por ambas tiene el mismo valor, 0,5 A, lo
mismo que la caída de tensión, 4 V. P3 marca 4 V y P4 marca 0,5 A.
La intensidad en la rama principal del circuito será igual a la suma de las
intensidades de cada rama en derivación (paralelo), por tanto, P1 y P5
marcarán 1 A (0,5 + 0,5 = 1), ya que ambos están en la rama principal del
circuito.
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La tensión en los bornes de la pila debe ser igual a la caída de tensión en la
bombilla B2 más la caída de tensión en la bombilla B1. Por tanto, el polímetro
P2 marcará 5 V (9 – 4 = 5)
c) Aplicando la Ley de Ohm obtenemos que la resistencia será: R = V/I
Para la bombilla B1: R1 = 5V/1A = 5 ohmios
Para la bombilla B2: R2 = 4V/0,5A = 8 ohmios
Para la bombilla B3: R3 = 4V/0,5A = 8 ohmios
Se observa que las dos bombillas idénticas tienen la misma resistencia.
3.- En el circuito de la figura, al cerrar el interruptor, la intensidad de la corriente
que circula es de 0,3 A, la tensión en los bornes de la pila es
de 9 V y la caída de tensión en la bombilla B1 de 5 V.
a) ¿Cuál es la caída de tensión en la bombilla B2?
b) ¿Cuál es la resistencia de la bombilla B1?¿Y de la
bombilla B2?
Añadimos una tercera bombilla entre B1 y B2, en serie
con ellas.
c) ¿Cómo se modifica (aumenta, disminuye) la
intensidad de la corriente que circula por el
circuito?
d) ¿Cómo se modifica (aumenta, disminuye) la caída
de tensión en las bombillas B1 y B2?
a) En un circuito en serie, la tensión en los bornes de la pila es igual a la suma de
las caídas de tensión en las bombillas. Por tanto, VB2 = 9 – 5 = 4 V.
b) De acuerdo con la ley de Ohm, R = V / I
RB2 = 4/0,3 = 13,3 ohmios.
y
RB1 = 5/0,3 = 16,7 ohmios
y
c) Al añadir una bombilla, la intensidad en el circuito disminuye. El motivo es que
aumenta la resistencia del circuito al paso de la corriente.
d) Al mantenerse la tensión en los bornes del generador y ser un circuito en serie,
ahora con las tres bombillas, la caída de tensión en las bombillas B1 y B2
deberá disminuir.
4.- Un televisor de pantalla TFT consume cuando funciona normalmente 40 W y
cuando se encuentra en stand by (apagado permanece a la espera) consume 10 W.
En un hogar tipo, el televisor permanece funcionando 4 horas al día y en espera las
20 restantes. ¿Cuál es la energía eléctrica que se podría ahorrar si en vez de usar el
mando a distancia para apagar el televisor se utilizara el interruptor (no queda en
stand by)?
La potencia consumida por un receptor en un circuito de corriente viene dada por:
E=Pt
Por tanto, el televisor funcionando 4 horas (14 400 s) consume:
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ET = 40 . 14 400 = 576 000 J
es decir, expresado en kWh : 0,16 kWh.
El televisor en stand by (20 horas = 72 000 s ) consume:
ES = 10 . 72 000 = 720 000 J
es decir, expresado en kWh : 0,20 kWh.
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