Guía Intensidad de Corriente y Resistencia en un circuito simple

1.       La intensidad de la corriente que se estableció en un conductor metálico es i = 400 mA. Suponiendo que esta corriente se mantuviera durante 10 minutos, calcule la cantidad total de carga que pasó a través de una sección dada del conductor.

2.       Cuando un foco dado se conecta a una batería que le aplica un voltaje V_AB = 6 V, se observa que su filamento es recorrido por una corriente i = 2 A.

a.       ¿Cuál es la resistencia R, de este filamento?

b.      Su este foco luminoso se conectara a una pila de 1,5 V, ¿Qué intensidad de corriente pasaría por su filamento (suponga que la resistencia no se modifica)?

c.       Cuando este foco se conecta a otra fuente, por su filamento pasa una corriente de 1,5 A ¿Qué voltaje es aplicado ahora al foco?

3.       En el circuito de este ejercicio, suponga que la corriente que pasa por la sección transversal es de 0,3 A y que los resistores BC y DE tienen resistencias de 15 Ω y 25 Ω respectivamente.

  a.       ¿Cuál es la intensidad de corriente que pasa por el resistor BC? ¿y por el resistor DE?

b.      Determine el valor de los voltajes V_BC y V_DE.

c.       ¿Cuáles son los valores de las diferencias de potencial V_AD y V_AF?

4.       Una batería aplica un voltaje constante a un conductor de cobre, y establece en el mismo una corriente de 2 A. Este conductor se sustituye por otro, también de cobre e igual longitud, pero con un diámetro dos veces mayor que el primero.

a.       ¿La resistencia del segundo alambre es mayor o menor que la del primero? ¿Cuántas veces?

b.      ¿Cuál es la intensidad de la corriente que pasara por el segundo conductor?

5.       La figura de este ejercicio muestra dos focos, cuyos filamentos poseen resistencias R₁ y R₂, conectadas a los polos de una batería. Observando la figura responda:

a.       La corriente que pasa por R₁, ¿es mayor, menor o igual a la que pasa por R₂?

b.      El valor de la resistencia de R₁, ¿es mayor, menor o igual al de la resistencia R₂?

c.       ¿Cuánto valor el voltaje existente entre os polos de la batería?

6.       Los focos del ejercicio anterior e conectaron de la manera indicada en la figura, a una batería que mantiene entre sus polos un voltaje de 6 V.

a.       ¿Cuál es el voltaje aplicado a R₁? ¿y a R₂?

b.      La corriente que pasa por R₁ ¿es mayor, menor o igual a la que pasa por R₂?

7.       Suponga que el la figura las resistencias R₁ = 10 Ω, R₂ = 18 Ω y R₃ = 20 Ω. Sabemos que la batería establece en el circuito una diferencia de potencial V_AD = 24 V.

 

a.       ¿Cuál es el valor de la resistencia equivalente de la conexión?

b.      ¿Cuál es la intensidad de la corriente que pasa por R₁? ¿y por R₂? ¿y por R₃?

c.       ¿Cuánto valen los voltajes de V_AB, V_BC y V_CD?

8.       Considerando el circuito de la figura, diga cuales de los focos f₁, f₂ y f₃ se apagaran si se abre:

 

a.       Únicamente el interruptor A.

b.      Solamente el interruptor B.

c.       Únicamente el interruptor C.

9.       Responda a las preguntas del ejercicio anterior suponiendo que las resistencias fueron conectadas como lo señala la figura de este ejercicio.

 

10.   Dos resistencias R₁ y R₂, siendo R₁ = R₂ = 12 Ω, se conectan en paralelo a una batería que aplica a la conexión un voltaje de 24 V.

a.       Trace una figura esquemática de este circuito.

b.      ¿Cuál es la resistencia equivalente del agrupamiento?

c.       ¿Que corriente pasa por R₁? ¿y por R₂?

d.      ¿Qué corriente total proporciona la batería?

11.   En ele ejercicio anterior, suponga que una tercera resistencia R₃, también igual a 12 Ω, se conecta en paralelo a las otras dos, sabiendo que el voltaje establecido por la batería permanece inalterado, responda:

a.       La resistencia equivalente de la conexión, ¿aumenta, disminuye o no se modifica?

b.      Las intensidades de las corrientes en R₁ y R₂, ¿aumenta, disminuye o no se modifica?

c.       ¿Cuál será el valor de la corriente en R₃?

d.      La corriente total proporcionada por la batería, ¿aumenta, disminuye o no se modifica?

12.   Suponga que en una casa cuya instalación eléctrica es de 120 V, únicamente esta encendida una lámpara de 240 Ω.

a.       ¿Cuál es la intensidad de la corriente que pasa por este elemento?

b.      Si encendemos una segunda lámpara, idéntica a la primera, ¿la resistencia eléctrica total aumentará o disminuirá?

c.       Con ambos elementos encendidos, ¿Cuánto vale la corriente que pasa por el medidor de consumo de electricidad de la casa?

d.      Sabemos que el amperaje del interruptor automático que protege la instalación eléctrica es de 30 A; es decir, se abre cuando circula una corriente superior a 30 A. Entonces ¿Cuántas lámparas iguales a la anterior, podrán ser encendidas simultáneamente en esta casa?

13.   Considerando el circuito de la figura, y sabiendo que el voltaje de la pila es 1,5 V, determine:

a.       La resistencia equivalente de la conexión de las resistencias 2 y 3.

b.      La resistencia total equivalente del conjunto.

c.       La corriente que la pila suministra al circuito.

14.   Calcular la resistencia equivalente entre los puntos P y Q pertenecientes al circuito de la figura.

15.   En la figura se muestran distintas corrientes con sus respectivos sentidos, si en el nodo P se cumple la ley de los nodos. Calcular H.

16.  Se tiene un circuito compuesto de 3 resistencias cuyos valores se muestran en la figura, y una fuente de poder V, de la cual se desconoce su valor. Se sabe que la diferencia del potencial en la resistencia de 6 Ω es de 12 V y en la resistencia de 8 Ω el voltaje es de 48 V, con estos datos calcular la tensión presente en la fuente.

                                                                                                                             

GUÍA POTENCIAL Y SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES

1.       Considere un punto situado a una distancia r de una carga puntual positiva Q. Siendo V el valor del potencial establecido por Q en este punto responda:

a.       Cuando r se duplica, ¿cuántas veces se vuelve menor el potencial V?

b.      ¿Y si se triplica el valor de r?

c.       Ahora trace un croquis que ilustre la gráfica de V x r ¿Cómo se denomina esta curva?

2.       La carga puntual Q que se muestra en la figura, vale Q = 3 µC, y las distancias de los puntos A y B a esta carga son r_A = 15 cm y r_B = 45 cm. Suponga que la carga está en el aire y determine:

 

a.       El potencial en A.

b.      El potencial en B.

c.       La diferencia de potencial V_AB.

3.       Considere las cargas puntuales Q₁ y Q₂, ambas con valor igual a 5 µC, pero con signos contrarios.

a.       ¿Cuál es el potencial V₁ que Q₁ establece en P?

b.      ¿Cuál es el potencial V₂ que Q₂ establece en P?

c.       Entonces, ¿Cuál es el valor del potencial V en el punto P?

4.       La figura de este ejercicio representa una esfera metálica electrizada, en equilibrio electrostático. Considerando los P y P’, responda:

a.       ¿Cuál es el valor de la intensidad del campo eléctrico en P?

b.      ¿el potencial en P es nulo o diferente de cero?

c.       ¿y la diferencia de potencial P y P’ es nula o diferente de cero?

5.       Suponga que el valor de la carga en la esfera del ejercicio anterior es Q = 1,5 µC y el radio es r = 30 cm. Considerando la esfera en el aire:

a.       Calcule el potencial del punto C situado en la superficie de la esfera.

b.      Entonces, ¿Cuál es el potencial del puto P? ¿y el del punto P’?

6.       En la figura S₁ y S₂ representan dos superficies equipotenciales en una región donde existe un campo eléctrico uniforme. Sabemos que el potencial de S₁ es V₁ = 500 V, y el de S₂ = 300 V (ambos respecto de un mismo nivel).

a.       Al soltar una carga de prueba positiva en un punto situado entre S₁ y S₂ ¿Cuál es el sentido de movimiento de esta carga?

b.      Entonces trace en la figura algunas línea s de fuerza del campo eléctrico existente en la región (indicar sentido).

c.       ¿Cuál es la diferencia de potencial entre los puntos A y B? ¿Y entre A y C?

7.       Considere un bloque metálico electrizado positivamente y en equilibrio electrostático. Los puntos A y B están situados en la superficie de este bloque, y C en un punto interior. Sabiendo que el potencial de A, respecto de cierto nivel, vale V_A  = 800 V, responda:

a.       ¿Cuál es el potencial del punto B en relación con el mismo nivel?

b.      ¿Cuál es el potencial del punto C en relación con el mismo nivel?

c.       Si la carga de prueba fuese transportada de A hacia B ¿Cuál será el trabajo W_AB realizado por el campo eléctrico sobre ella?

8.       Suponga dos esferas metálicas (1) y (2) de radios r₁ = 20 cm y r₂ = 30 cm, electrizadas ambas con positivamente con cargas Q₁ = 1,8 µC y Q₂ = 1,2 µC situadas en el aire: 

a.       Calcule los potenciales de cada esfera.

b.      El conectar las dos esferas mediante un conductor, ¿en qué sentido se producirá el flujo de electrones de una esfera a otra?

9.       Considere el ejercicio anterior. Después de establecidas la conexión entre ellas:

a.       ¿el valor de la carga en la esfera (1) aumenta o disminuye? ¿y el valor de la carga en la esfera (2)?

b.      ¿el valor del potencial en la esfera (1) aumenta o disminuye? ¿y el valor del potencial en la esfera (2)?

10.   Considerando de nuevo las esferas, al ser alcanzada la situación final del equilibrio, es decir, después de cesar el flujo de electrones:

a.       ¿el valor del potencial de la esfera (1) será mayor, menor o igual al valor del potencial de la esfera (2)?

b.      Siendo Q’₁ y Q’₂ las cargas finales de cada esfera, ¿Cuál será el valor de Q’₁ + Q’₂?



_{REFERENCIA: "FÍSICA GENERAL CON EXPERIMENTOS SENCILLOS"}

Guía Diferencia de Potencial

1.       ¿Qué significa expresar que entre los polos de una pila de linterna existe un voltaje de 1,5 V?

2.       Considere una lámpara conectada a una toma de corriente en una casa. Se halla que un trabajo de 44 J se realiza sobe una carga de 0,2 C que pasa por la lámpara y va de una terminal a otra de la toma.

a.       ¿Cuál es la diferencia de potencial entre las terminales del toma contacto?

b.      Un aparato está conectado a este dispositivo durante cierto tiempo, y recibe 1100 J de energía de las cargas eléctricas que pasan por él. ¿Cuál es el valor total de dichas cargas?

3.       Responder según la figura.

a.       Cuando una carga q se desplaza de A hacia B a lo largo de la trayectoria I que se indica en la figura, el campo eléctrico realiza sobre ella un trabajo de 1,5 x 10^-3 J. Si esta carga q se desplazara de A hacia B a lo largo de la trayectoria II, el trabajo realizado por el campo eléctrico sobre ella ¿sería mayor, menor o igual a 1,5 x 10^-3 J?

b.      Si la carga q circula de B hacia A, a lo largo de la trayectoria. ¿Cuál sería el trabajo realizado sobre ella por el campo eléctrico?

c.       Entonces, ¿Qué trabajo realiza el campo eléctrico sobre una carga que sale de un punto dado y vuelve nuevamente a él después de recorrer una trayectoria cualquiera? (trayectoria cerrada).

4.       Una carga de prueba positiva q es llevada por una persona, de A hacia B, en el interior de un campo eléctrico uniforme, a lo largo de la trayectoria que se indica en la figura.

a.       Trace en la figura el vector de la fuerza eléctrica F que actúa sobre q mientras se desplaza.

b.      ¿Cuánto vale el trabajo W que esta fuerza eléctrica realiza en el desplazamiento de A a B?

c.       Entonces, ¿Qué diferencia de potencial existe entre los puntos A y B?

5.       Considere los puntos A y B en el campo eléctrico creado por un cuerpo electrizado negativamente, como indica la figura.

a.       Una carga positiva q soltada en un punto situado entre A y B. Debido a la acción de la carga que produce el campo, ¿la carga q tiende a desplazarse hacia A o hacia B?

b.      Entonces ¿podemos concluir que el potencial de A es mayor o menor que el de B? Explique.

6.       En el ejercicio anterior suponga que la carga de q que se soltó entre A y B, es negativa.

a.       Debido a la acción de la carga que produce el campo, ¿la carga q se desplazará hacia A o hacia B?

b.      Recordando su respuesta del ejercicio anterior, ¿la carga q se desplaza hacia los puntos donde el potencial es mayor o menor?

7.       Al conectar los polos de una batería de auto a dos placas metálicas paralelas M y N, se establecerá entre ellas una tensión v = 12 V.

a.       Trace en la figura en vector E que representa el campo entre las placas.

b.      Suponiendo que la distancia entre M y N es d = 2 mm, calcule la intensidad del campo existente entre ellas.

8.       La figura de este ejercicio muestra la líneas de fuerza de un cuerpo eléctrico uniforme,  cuya intensidad de E = 1,5 x 10⁴ N/C. Observe la figura y determine:

 

a.       V_AB

b.      V_BC

c.       V_AC

9.       Una carga puntual Q establece en el punto A el campo eléctrico E, según indica la figura.

a.       Siendo d la distancia entre A y B, ¿el voltaje que hay entre estos puntos se podrían calcular por V_AB  = Ed? Explique.

b.      ¿la explicación V_AB = W_AB / q podría emplearse para calcular esta diferencia de potencial?

10.   Los puntos A, B, C y P, que se muestran en la figura de este ejercicio, se encuentran en una región donde hay un campo eléctrico. Considerando el nivel cero de potencial en P, sabemos que los potenciales de los demás puntos son V_A = 120 V, V_B = 150 V y V_C = 80 V.

a.       Determine los valores de las diferencias de potencial V_A - V_C y V_B - V_C.

b.      Considerando, ahora, que el nivel cero de potencial sea el del punto C, diga cuales serán los valores de V_C, V_A y V_B en relación con este nuevo nivel.

c.       Con el mismo nivel en C, diga cuál es el potencial V_P, del punto P.

11.   Considerando los puntos y los datos del ejercicio anterior, calcule la diferencia de potencial    V_B – V_A suponiendo que

a.       El nivel cero de potencial se encuentre en P.

b.      El nivel cero de potencial se halle en C.

12.   Observando los resultados de los ejercicios 10 y 11 responda:

a.       ¿El valor del potencial en un punto depende del nivel escogido como referencia?

b.      ¿El valor de la diferencia de potencial entre dos puntos depende del nivel de potencial escogido?


_{REFERENCIA: "FÍSICA GENERAL CON EXPERIMENTOS SENCILLOS"}