Guía circuitos eléctricos

3. CIRCUITOS ELÉCTRICOS
PROBLEMAS
1. Una corriente uniforme de 0,5 A fluye durante 2 minutos.
a) ¿Cuánta carga pasa a través del área transversal de uno de sus cables de conexión
durante ese tiempo?
b) ¿Cuántos electrones representa?
Rta; a ) 60 C, b) 3,8.1020 electrones
2. Una calculadora de mano extrae 0,15 mA de corriente de una pila de 3 V. En 20 minutos
de operación, ¿cuánta carga fluirá por el circuito?
Rta: 0,18 C
3. Al conectar a un tomacorriente de 220 V una estufa cuya resistencia es R = 30 Ω. ¿ Qué
intensidad de corriente circula por ella?
Rta: 7,3 A
4. Una corriente de 10 A en un alambre produce una diferencia de potencial de 1 V entre
sus extremos. Si es un conductor óhmico, ¿ qué corriente producirá una diferencia de
potencial de 6 V?
Rta: 60 A
5. Se ha medido la corriente que circula por dos alambres de igual longitud y área, para
distintos voltajes aplicados entre los extremos. Los datos obtenidos son:
ALAMBRE 1
Corriente ( mA)
Voltaje (V)
0
0
5
9
10
14,4
15
18,5
20
21
ALAMBRE 2
Corriente (mA)
Voltaje (V)
0
0
5
3
10
6
15
9
20
12
a) Confeccionar un gráfico que permita determinar si los alambres son óhmicos.
b) Si alguno es óhmico, ¿cuál es su resistencia?
6. En un trabajo práctico para verificar la Ley de Ohm, se obtuvieron los valores de la tabla:
I (mA)
4
7
12
17
22
27
V (volt)
1,1
2,0
3,5
5,0
6,8
8,0
a) Confeccionar un gráfico V = f(I) y hallar el valor de la resistencia.
¿ Cuánto marcará el voltímetro si por la resistencia circula una intensidad de corriente de
15 mA?
c) Cuál será la indicación del amperímetro cuando el voltímetro marque 3,0 V?
7. En los extremos de un conjunto de tres resistencias R1, R2 y R3, conectadas en serie, hay
aplicada una diferencia de potencial V. Si R1 > R2 > R3,
a) ¿Qué relación existe entre la corriente que circula por cada una de ellas?
b) ¿Qué relación existe entre el voltaje aplicado a cada una de ellas?
8. En los extremos de un conjunto de tres resistencias R1, R2 y R3, conectadas en paralelo,
hay aplicada una diferencia de potencial V. Si R1 > R2 > R3,
a) ¿Qué relación existe entre la corriente que circula por cada una de ellas?
b) ¿Qué relación existe entre el voltaje aplicado a cada una de ellas?
9. En el circuito de la figura R1 =R2 y R3 = R4 = R1 / 2, entonces:
R1
⌃⌃⌃⌃
⌃⌃⌃⌃
R2
R4
⌃⌃⌃
R3
⌃⌃⌃⌃
a)
b)
c)
d)
e)
f)
I1 > I4 ; I2 < I1; I2 < I3
I1 > I4 ; I2 < I1 ; I2 > I3
I1 = I4 ; I2 < I1 ; I2 > I3
I1 = I4 ; I2 < I1 ; I2 < I3
I1 = I4 ; I2 = I1 ; I2 < I3
No se pueden dar relaciones entre las corrientes porque faltan datos.
10. A las terminales de una línea de 110 V de un circuito de electrodomésticos, se conectan
un tostador, una cafetera y una sartén. La corriente que pasa por el tostador es de 8,3 A; por
la cafetera, 8,3 A y por la sartén 9,6 A. Encontrar:
a) la corriente total que se toma de la línea,
b) el voltaje en cada aparato,
c) la resistencia total del circuito.
Rta: a) 26,2 A, b) 110 V, c) 4,2 Ω
11. Se utiliza 1,5 m de cable de cobre, aislado, para conectar los componentes de un
circuito. Si el cable tiene un diámetro de 2,3 mm, ¿ cuál es su resistencia a temperatura
ambiente? ( ρ cobre= 1,7.10-8 Ω m)
Rta: 0,0061 Ω
12. Una fibra nerviosa (axón) se puede considerar como un largo cilindro. Si su diámetro es
10 µm y su resistividad es 2 Ω.m.
a) ¿ Cuál es la resistencia de una fibra de 30 cm de longitud?
b) ¿ Qué longitud debería tener un cable de cobre del mismo diámetro para tener la
misma resistencia?
Rta: a) 7,9.109 Ω , b) 3500 km
13. Unas zapatillas de goma, tienen un área conjunta de 250 cm2 y un grosor de 1 cm. La
resistividad eléctrica de la goma es del orden de 105 Ω.m.
a) Calcular su resistencia eléctrica.
b) Comparar la intensidad de la corriente que pasaría por el cuerpo de una persona ( R
= 2000 Ω) que tocara un cable de 250 V si fuera descalza y si fuera calzada con
dichas zapatillas. ( Nota: una intensidad superior a 10 mA resulta peligrosa).
Rta: a) 40 kΩ ,b) 125 mA, c) 6,0 mA
14. Un motor eléctrico absorbe 5 A de corriente de una línea de 220 V. Hallar la potencia y
la energía que se suministran al motor durante 2 horas de funcionamiento.
Rta: a) 1100 W, b) 2,2 kW-h
15. Calcular la resistencia y la corriente que circula por una lámpara común en la que se
lee “ 60 W/220 V”.
Rta: 0,27 A, 807 Ω
16. Entre las especificaciones técnicas de un monitor de PC figura que la potencia es de
80W y que puede funcionar entre 90 V-265 V.
¿Qué intensidad de corriente circula por el monitor cuando se lo conecta a 220V?
17. Una estufa eléctrica conectada a una línea domiciliaria (220V) es recorrida por una
corriente de 5 A. Calcular el calor producido en 4 horas. Expresar el resultado en caloría y
en Joule.
Rta: 15,8.106 J, 3,8.106 cal
18. ¿Cuántos amperes toma de una línea (220 V) un calefón eléctrico que calienta un caudal
de agua de 5 litros por minuto desde 20 ºC hasta 40 ºC?
Rta: 31,7 A
19. La potencia eléctrica que se necesita para hacer hervir un litro de agua en cinco
minutos si la temperatura inicial es de 20 ºC es un valor:
a) menor que 400 W,
b) entre 400 W y 800 W
c) entre 800 W y 1600 W
d) entre 1600 W y 3200 W
e) mayor que 3200 W
Rta: c)
20. a) Averiguar la potencia de los siguientes artefactos y anotar el valor de cada uno:
televisor
microondas
secador de pelo
b) Estimar el tiempo mensual de uso de cada uno de ellos.
c) Calcular la energía eléctrica que consume en un mes.
21. Los fusibles son dispositivos que protegen a los circuitos contra las corrientes elevadas.
Están clasificados según la corriente máxima que puede circular por ellos. Cuando circula
una corriente que excede cierto valor establecido, el fusible se funde, se abre el circuito y
no circula corriente. a) ¿Cómo se deben colocar: en serie o en paralelo con el circuito que
se quiere proteger? ¿Por qué?
b) Si se tiene que reemplazar el fusible de una plancha que funciona a 220 V y 1200 W, y
se disponen de fusibles de 3 A, 6 A y 12 A. ¿Cuál debería colocarse?
c) Buscar información sobre la llave térmica y el disyuntor y la función que cumple cada
uno de ellos.
22. Calcular el gasto mensual ocasionado por el uso diario de un radiador eléctrico de 1500
W que funciona durante 5 horas diarias, sabiendo que el kWh cuesta $0,04.
Rta: $9
TRABAJO PRÁCTICO
CONEXIONES DE LÁMPARAS EN SERIE Y EN PARALELO
OBJETIVO:
Construir circuitos con lámparas conectadas en serie y en paralelo.
Identificar características de cada conexión.
MATERIALES:
3 lamparitas para linterna
3 portalámparas de linterna
Cables
2 pilas de 1,5 V
Interruptor
Tablero
Cinta adhesiva
PROCEDIMIENTO:
a) Armar el circuito de la figura (con una pila) y observar el brillo que adquiere.
b) Agregar una segunda pila. ¿Qué relación existe entre el brillo de la lámpara y la
diferencia de potencial aplicada?
c) Conectar las dos lamparitas de acuerdo al esquema de la figura. Cuando los
artefactos (lámparas u otros) se conectan de esta forma, se dice que están
conectados en serie.
¿Qué ocurre si mientras están encendidas las lamparitas se quita una de ellas?
¿Cómo es el brillo de las lamparitas?
d) Armar el circuito de la figura.
¿Qué ocurre si mientras están encendidas las lamparitas se quita una de ellas?
¿Cómo es el brillo de las lamparitas conectadas en paralelo con respecto a las mismas
lamparitas conectadas en serie?
e) Conectar tres lámparas en paralelo entre sí y el conjunto con las pilas.
Una vez que estén encendidas, desenroscar una de las lamparitas.
¿Qué ocurre con el brillo de las otras?
¿Cómo se explica lo ocurrido?
Esquematizar el circuito.
f) Conectar dos lámparas en serie entre sí y este conjunto en paralelo con la tercera. Luego
conectar el grupo de lámparas con la pila, de tal manera que enciendan.
¿Cómo son entre sí los brillos de las tres lámparas?
¿Qué ocurre con las otras lámparas si se desenrosca la que está en paralelo?
¿Qué ocurre con las otras lámparas si se desenrosca una que está en serie?
Esquematizar el circuito.
Si un circuito tiene algunos componentes resistivos en serie, y otros en paralelo, se
denomina circuito mixto.
¿Cómo estarán conectados los elementos en una casa? ¿Por qué?
CONCLUSIONES:
Imágenes escaneadas del libro:
Reynoso, L., Física, Editorial Plus Ultra, Brasil, 1998