Separata de Física II( Circuitos Eléctricos)

Lic. Percy Víctor Cañote Fajardo

1.- Las siguientes mediciones de corriente y de diferencias de potencial se hicieron en un resistor fabricado con cable de nicromo:

I(A) 0.50 1.00 2.00 4.00Vab(V) 1.94 3.88 7.76 15.52

a) Trace una gráfica de Vab en función de I.b) El nicromo obedece la ley de Ohm? ¿Cómo lo sabe?c) ¿Cuál es la resistencia en Ohm del resistor?

2.- Las siguientes mediciones se hicieron en un resistor fabricado con tirita:

I(A) 0.50 1.00 2.00 4.00Vab(V) 2.55 3.11 3.77 4.58

a) Trace una gráfica de Vab en función de I.b) La tirita obedece la ley de Ohm? ¿Cómo lo sabe?c) ¿Construya una gráfica de la resistencia R = Vab/I en función de I.

3.- Cuando el interruptor S de la figura está abierto, el voltímetro V señala 1.56 V. Cuando está cerrado, el voltímetro indica 1.45 V y el amperímetro A señala 1.30 A. Encuentre la fem y la resistencia interna de la batería. Suponga que los dos medidores son ideales, de modo que no afectan al circuito.

4.- En el circuito de la figura, la batería de 16.0 V es retirada y vuelta a colocar con polaridad opuesta, de modo que su terminal negativo ahora está junto al punto a. Encuentre a) la corriente en el circuito (magnitud y dirección);b) el voltaje en terminales Vab de la batería de 16.0 V; c) el potencial Vac del punto a con respecto al punto c. d) Trace una gráfica como la de figura y muestre los aumentos y las caídas de potencial de este circuito.

5.- Un calentador eléctrico de “540 W” se conecta a una línea de 120 V a) ¿Cuál es su resistencia? b) ¿Qué corriente toma? c) Si el voltaje de la línea cae a 110 V, qué potencia consume el calentador? (suponga que la resistencia es constante. Realmente, ésta cambiará

V r +

R A S

1.6 16. V a + b

5.0 9.0 1.4 8.0 V + c

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debido al cambio de temperatura) d) La bobina del calentador es metálica, de modo que su resistencia disminuye al disminuir la temperatura. Si se tiene en cuenta este efecto, ¿la potencia eléctrica consumida por el calentador será mayor que la calculada en (c)? Explique.

6.- a) ¿Cuál es la diferencia de potencial Vad en el circuito de la figura b) ¿Cuál es el voltaje en terminales de la batería de 4.00 v? c) Una batería con = 10.30 V y r = 0.50 se inserta en el circuito en el punto d, con su terminal negativo conectado al terminal negativo de la batería de 8.00 V ¿Cuál es ahora la diferencia de potencia Vbc entre los terminales de la batería de 4.0 V?

7.- Amperímetro no ideal. A diferencia del amperímetro ideal descrito, cualquier amperímetro real tiene una resistencia diferente de cero a) Un amperímetro con resistencia RA está conectado enserie con un resistor R y una batería de fem y resistencia interna r. La corriente medida por el amperímetro es IA. Encuentre la corriente que circula por el circuito si se retira el amperímetro de modo que la batería y el resistor formen un circuito completo. Cuanto más “ideal” sea el amperímetro, menor será la diferencia entre esta corriente y la corriente IA b) Si R = 6.50 , = 4.50 V y r = 0.75 , encuentre el valor máximo de la resistencia del amperímetro RA de modo que el valor de IA esté dentro del 10% del valor de la corriente en el circuito cuando el amperímetro no está presente. c) Explique por qué la respuesta a (b) representa un valor máximo.

8.- Voltímetro no ideal. A diferencia del voltímetro ideal que describimos, cualquier voltímetro real tiene una resistencia que no es infinitamente grande a) Un voltímetro con resistencia RV

se conecta a través de los terminales de una batería de fem y resistencia interna r. Encuentre la diferencia de potencial medida por el voltímetro b) Si = 4.50 V y r = 0.75 , encuentre el valor mínimo de la resistencia del voltímetro RV de modo que su lectura esté dentro del a 1.0% del valor de la fem de la batería c) Explique por qué la respuesta (b) representa un valor mínimo.

9.- La relación corriente-voltaje de un diodo semiconductor está dada por I = I0 exp(eV/kT)-1. donde I y V son la corriente que pasa y el voltaje através del diodo, respectivamente, I0 es una constante característica del dispositivo, e es la magnitud de la carga del electrón, k es la constante de Boltzmann y T es la temperatura en kelvins. Este diodo se conecta en serie con un resistor con R = 1.00 y una batería de = 2.00 V y resistencia interna despreciable. La polaridad de la batería es tal que la corriente a través del diodo es hacia delante a) Obtenga una ecuación para V. Observa que no puede obtener V de forma algebraica b) el valor de V debe obtenerse utilizando un método numérico, como tomar un valor de V, ver cómo se comparan los dos lados de la ecuación para este valor y utilizarlo para mejorar el valor de prueba inicial. Utilizando I0 = 1.50 m A y T = 293 k, obtenga una solución (precisa hasta tres cifras significativas) para la caída de voltaje V a través del diodo y la corriente I que pasa por él.

0.50 4.00 V b + c 9.00

6.00 d

a 0.50 8.00 V + 8.00

Diodo +

2.00 V 1.00

10.- Potencia nominal de un resistor a)La potencia nominal de un resistor es la máxima potencia que puede disipar el resistor sin que aumente demasiado su temperatura. La potencia nominal de un resistor de 10 k esde5.0 W. ¿Cuál es la máxima diferencia de potencial permisible a través de los terminales del resistor? b) Necesitamos un resistor de 15 k para conectarlo a través de una diferencia de potencial de 220 V ¿Qué potencia nominal se requiere?

11.-En el circuito de la figura, la lectura del amperímetro es la misma cuando ambos interruptores están abiertos o ambos cerrados. Hallar:

a) La resistencia R b) La diferencia de potencial Va - Vb en ambos casos (interruptores abiertos e interruptores

cerrados).

12.- En el circuito eléctrico representado en la figura, se conoce = 4 V, r = 1 y R = 2 . Hallar la indicación del Amperímetro.

100 a A

R 50

300

1,5volt b

R a c R

R R R r A

R b

13.- Encuentre las fems 1y 2 del circuito de la figura y la diferencia de potencial del punto b con respecto al punto a.

14.- En el circuito de la figura, halle a)la corriente en el resistor de 3.00 ; b) las fems desconocidas 1 y 2 ; c) la resistencia R. Observe que se da el valor de las tres corrientes.

15.- Un capacitor de capacitancia C = 3.34 x 10-10 F se carga con 7.83 x 10-8 C en cada placa. Luego el capacitor se conecta a un voltímetro cuya resistencia interna es de 5.30 x 105 a) ¿Cuál es la corriente que pasa por el voltímetro justo después de hacer la conexión? b) ¿Cuál es la constante de tiempo de este circuito RC?

16.- Un capacitor se carga a un potencial de15.0 V y luego se conecta a un voltímetro cuya resistencia interna es de 2.25 M. Después de 5.00s, el voltímetro señala 5.0 V ¿Cuál esla capacitancia?.

17.- a) Encuentre el potencial del punto a con respecto al punto b en la figura b) Si los puntos ay b están conectados por uncable con resistencia despreciable,encuentre la corriente en la batería de 12.0 V.

1.00 20.0 V Fig. 12 6.00

1.00 A 1.00 1 4.00 + a b2.00 A 1.00 2

2.00

Fig. 13 2.00 A R 1 2

4.00 3.00 6.00

3.00A 5.00A

1.00 12.0 V

2.00 1.00 10.0 V 1.00 a b + 3.00 2.00 1.00 8.0 V 2.00 +

18.- a)¿Cuál es el potencial del punto a con respecto al punto b en la figura, cuando el interruptor S está abierto? b) ¿Qué punto, a o b, está a moyr potencial? c) ¿Cuál es el potencial final del punto b con respecto a tierra cuando el interruptor Sestá cerrado? d) ¿Cuánto cambia la carga en cada capacitor cuando S está cerrado?

19.- Dos capacitores enserie se cargan con una batería de 12.0 V con una resistencia interna de 1.00 . Hay una resistencia de 5.00 en serie entre los capacitores a) ¿Cuál es la constante de tiempo del circuito, que se está cargando? b) Después de que se cierra el circuito, para el tiempo calculado en (a) ¿cuál es el voltaje en el capacitor de 3.00 F?

V = 18.0 V

6.00 6.00 F

a S b

3.00 F 3.00

S a + = 12.0 V 3.00 F

r = 1.00

6.00 F b