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FsicaCompendio de Ciencias - VI - A

131SISTEMA HELICOIDAL

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Fsica Compendio de Ciencias - VI - A

132 PASCUAL SACO OLIVEROS

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INTRODUCCIN

En el campo de la electrnica se utilizan muchos dispositivos electrnicos, tales como condensadores,resistores, integrados, diodos, etc., siendo los primeros, o sea los condensadores, los ms importantesporque determinan el funcionamiento de los dems, durante su proceso de carga y descarga. Cmo esel funcionamiento de los condensadores?, cmo estn constituidos los condensadores?, cmo podemos

conectarlos?El presente captulo nos dar la informacin necesaria y su fuente para poder dar respuesta a estas

QU ES UN CONDENSADOR?Un condensador, llamado tambin capacitor,

es un dispositivo elctrico que tiene la finalidad dealmacenar energa elctrica debido a la carga quealmacena.

Los condensadores pueden ser, segn la formade los conductores que los constituyen: planos,

cilndricos, etc.

CONDENSADOR PLANO Es un dispositivo almacenador de energaelctrica, constituido por dos lminas conductorasplanas, paralelas y separadas por un material ais-lante (dielctrico) o en vaco.

PROCESO DE CARGA

Conocerlautilidaddeloscondensadoresyelprincipiodesufuncionamiento.

Conocerlascaractersticasypropiedadesdelasconexionesenserieyenparalelode

loscondensadores.

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DE UN CONDENSADOR

Cuando conectamos los terminales del capacitor

a los extremos de una batera.

El terminal positivo de la batera extrae electro-nes de la placa conectada a l hasta que alcanzanigual potencial; por esta razn la placa se electrizapositivamente. A su vez, el terminal negativo de labatera entrega electrones a la otra placa electrizn-dola negativamente con igual valor de carga que laotra placa, pero de signo contrario.

Enuncondensadorplanoelectrizado,lasplacasquedanelectrizadascon

igualcantidaddecargaperoconsignos

opuestos

REPRESENTACIN DE UN CONDENSADORA CAPACITOR PLANO

La cantidad de carga (Q) que almacena uncondensador depende del voltaje (V) aplicado a

sus terminales.

N o t a m o s q u e :

C: Capacitancia o capacidad

elctrica del condensador

Lacapacitancia(C)ocapacidadelctricadeun

condensador es una magnitud que caracteriza lacantidad de carga que almacena el dispositivopor cada unidad de voltaje entre sus extremos.Su unidad de medida es el Faradio (F)

Lacapacitanciadeun condensadorplanode-pende del rea de sus placas y la distancia entreellas.

o: Permitividad elctrica del aire o del vaco.

Cuandouncondensadorestcargado,entresus

placas se almacena una energa (E) que se calculaas:

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Q: en Coulomb V: en VoltiosC: en Faradios E: en Joules

CONEXIONES DE CONDENSADORESA. En serie:

Caractersticas:1. Todos los condensadores almacenan igual

cantidad de carga elctrica.

2. El voltaje V que entrega la fuente se reparteentre todos los condensadores.

3. El condensador que reemplaza al conjuntoes el condensador equivalente y tiene unacapacitancia Ceq que se calcula as:

ParadoscapacitoresC1yC2enserie:

B. En paralelo:

Caractersticas:1. Todos los capacitores soportan igual voltaje.

2. La cantidad de carga que entrega la fuente sereparte entre todos los capacitores.

3. La capacitancia del capacitor o condensadorequivalente es:

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1. Del circuito capacitivo se sabe que la diferenciade potencial que existe entre los puntos A y Bes 2 V .

a. Qu cantidad de carga elctrica almacenael capacitor de 6F?

b. Cul es la diferencia de potencial entre losextremos A y BC?

c. Cul es el voltaje en la fuente de tensin?

Resolucin:

a. Notar los capacitores de 3Fy 6F estnconectados en serie, luego almacenan igualcantidad de carga elctrica: Q1.

Q1 = 6Cb. VAC = VAB + VBC ... (1)

En (1):c. La fuente de tensin es de:

= VOC = VOA + VAC ... (2)El condensador de 2F almacena carga deQ1 + Q2.

donde: Q2 = VAC C3 = 3 (4)Q2 = 12 C

Luego:en (2): = 9V + 3V

= 12V2. Problema En el circuito capacitivo se sabe que la diferencia

de potencial que existe entre los puntos B y Ces de 20V.

a. Qu cantidad de carga elctrica almacenael capacitor de 2F y 4F?

b. Qu cantidad de carga elctrica almacenael capacitor de 3F?

c. Cul es la diferencia de potencial que existeentre los puntos A y D?

Resolucin:

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5. Si la cantidad de carga elctrica que almacenael capacitor de 4F es de 8C, qu cantidad decarga elctrica almacena el capacitor de 2mF?

Rpta.: ...........................................................

6. Del circuito capacitivo determine la capacidadequivalente entre los extremos A y B.

Rpta.: ...........................................................

7. Determine la capacidad equivalente entre losextremos X e Y.

Rpta.: ...........................................................

1. Indique si la expresin es verdadera o falsasegn corresponda:

Lacapacidadelctricadelconductor

depende de la cantidad de carga que

pueda almacenar. ( ) Amayorcantidaddecargaelctrica

mayor es la capacidad elctrica. ( ) Amayorvoltajelacapacidad

elctrica disminuye. (

)

2. La capacidad elctrica (C) de un capacitor planodepende de:

I. El rea de sus placas.

II. La distancia entre sus placas.

III. El material entre las placas.

IV. Slo I - III

V. I - II - III

Rpta.: ...........................................................

3. Un capacitor plano de capacidad elctrica 50F,al duplicar la distancia que separa sus placas,en cunto vara su capacidad elctrica?

Rpta.: ...........................................................

4. Si la diferencia de potencial elctrico que existe

en el capacitor de 2F es de 4V, qu diferenciade potencial existe entre los extremos A y B delcircuito capacitivo?

Rpta.: ...........................................................

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8. Del circuito que se indica determine la diferenciade potencial que existe entre los extremos A yB.

Rpta.: ...........................................................

9. Del circuito elctrico que se indica determine la

cantidad de carga que almacena el capacitor de4mF.

Rpta.: ...........................................................

10. Determine la cantidad de energa que almacenael sistema de capacitores.

Rpta.: ...........................................................

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4. La cpacitancia equivalente del circuito capaci-tivo es: (C = 11mF)

A) 3mF B) 4mF C )5mF

D) 6mF E) 7mF

5. Determine la capacidad equivalente entre M yN segn el sistema mostrado.

A) B) C)

D) E)

6. Un condensador plano tiene una capacitanciade 30F. Si la separacin en las placas del con-

densador aumenta el doble y el rea de dichasplacas disminuye a su tercera parte, cul es lanueva capacitancia?

A) 16F B) 10F C )5F

D) 20F E) 15mF

7. Determine la capacitancia equivalente (en F)

1. El condensador de capacidad C1=2F es car-gado con un potencial de 6V y luego conectadoa los condensadores de capacidades C2=2Fy C3=6F como se muestra en la figura. De-termine el potencial final entre M y N.

2. Se dispone de n condensadores de igual

capacidad elctrica, de ellos se conectanen serie, dando una capacidad equivalente C1

y los otros se conectan en paralelo, dandouna capacidad equivalente C2. Con respecto alos condensadores equivalentes obtenidos:I. Si se instalan en serie, la capacidad equiva-

lente final es de 25F.II. Si se instalan en paralelo la capacidad

equivalente final es de 676F.Con esta informacin, el nmero de conden-sadores utilizados en el experimento es:

A) 6 B) 8 C) 10 D) 12 E) 16

3. Tres capacitores de 2F cada uno se conectan

en paralelo y todo esto se conecta en seriecon otro de 3F y esto, a su vez, se conecta enparalelo con un capacitor de 5F. Determinela capacitancia equivalente.

A) 1F B) 3FC) 5FD) 7mF E) 9F

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del sistema mostrado.

A) 2,4 B) 3,0 C) 3,2

D) 3,4 E) 3,6

8. Dos condensadores descargados con igualcapacidad de 2 10

6F estn conectados

en serie a una batera V voltios. Para que C1adquiera una carga de 3 105C, cul serel valor de V en voltios?

9. Si los condensadores de la figura tienen igualcapacidad, si la cantidad de carga del capacitor

A es 18C, determine la cantidad de carga de

B. (en C).

10. Un condensador plano es conectado a unafuente de voltaje. Manteniendo el contacto condicha fuente se reduce la distancia entre lasplacas. Cul de las afirmaciones es correcta?

A) La capacidad del condensador disminuye.

B) La capacidad del condensador no se alte-ra.C) La carga en las placas disminuye.D) La carga de las placas aumenta.E) El voltaje del condensador aumenta.

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ELECTRODINMICALa mayor parte de las aplicaciones prcticas

de la electricidad implica el uso de la corrienteelctrica, cuando en un local inesperadamente seapagan los focos, el ventilador, etc., suele decirseque en los conductores desapareci la corrienteelctrica.

QU ES LA CORRIENTE ELCTRICAY CMO SE ESTABLECE?

La palabra corriente implica movimiento,desplazamiento o circulacin de algo. Qu es loque puede desplazarse o circular en el interior delos conductores elctricos?

Consideremos el siguiente sistema elctrico.

Conductor metlico: Sustancia que se caracteriza

por tener un gran nmero de electrones libres.Pila (Fuente de voltaje): Es un dispositivo elctri-co que establece mediante reacciones qumicas, unadiferencia de potencial entre sus bornes (polos).- Al cerrar el interruptor, el foco ilumina (emite

luz), por lo tanto se ha establecido la corrienteelctrica.

Al cerrar el interruptor se establece en el inte-rior de todo el conductor un campo elctrico que seorienta del lado de mayor potencial (A) al de menorpotencial (B).

El campo elctrico arrastra a los electroneslibres (portadores de carga elctrica) del lado demenor potencial hacia el lado de mayor potencial,establecindose un movimiento orientado de por-tadores de carga elctrica, a esto se le denominacorriente elctrica.

SENTIDO DE LA CORRIENTE ELCTRICA

Describirlosfenmenosrelacionadosconelmovimientoorientadodeportadoresde

cargaelctricaenlosconductoreselctricos.

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Por convencin el sentido de la corriente

elctrica queda definido por el movimiento de

portadores de carga electrizados en forma positiva

denominndose a dicho sentido convencional.

Silacorrientesedebealmovimiento

de los portadorescargados negati-

vamente,el sentido de lacorriente

convencionalseconsideraopuestoa

dichomovimiento.

Deloanterior,elsentidodelacorriente

convencionalser:demayoramenor

potencial

SE PUEDE MEDIR LA CORRIENTE

ELCTRICA?

Los efectos de la corriente elctrica pueden

manifestarse en diferentes grados, los experimentos

muestran que la intensidad de la corriente depende

de la cantidad de carga que pasa por el circuito,entonces la cantidad de carga transportada en la

unidad de tiempo sirve de caracterstica cuantitativa

fundamental de la corriente y recibe el nombre de

intensidad de corriente.Si a travs de la seccin transversal de un

conductor pasa una cantidad de carga q, en el

tiempo t, la intensidad de corriente ser:

Unidad: Amperio (A)

QU SIGNIFICA QUE EN UN CONDUC-TOR, LA INTENSIDAD DE CORRIENTESEA 2A?

Indica que por la seccin transversal del con-ductor pasa una cantidad de dos coulomb (2C) encada segundo.

LOS PORTADORES DE CARGA SE

DESPLAZAN CON FACILIDAD POREL INTERIOR DEL CONDUCTOR?

Consideremos parte de un conductor metlicocon corriente elctrica.

Observar que:Durante el movimiento orientado, los electro-

nes estn en constante colisin con los iones dela red cristalina del metal. Por esta causa retarda

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su movimiento orientado. La intensidad de la co-rriente disminuye, mientras que la temperatura delconductor aumenta.

Los portadores de carga no se desplazan con

facilidad por el interior del conductor debido a lainteraccin de los portadores de carga con los de-ms elementos que forman la sustancia, es decir,experimentan una oposicin a su paso.

Esta oposicin al movimiento libre de portado-res de carga se caracteriza por una magnitud escalardenominada resistencia elctrica (R).

Cuantitativamente Poulliet, pudo determinarque la resistencia del conductor depende del mate-rial y de sus dimensiones geomtricas.

Experimentalmente se verifica que:R (D.P.) LR (I.P.) A

d e d o n d e s e e s t a b l e c e q u e :

Unidad de la resistencia (R): Ohmio ()donde: () : Resistividad del conductor, es una

magnitud que depende del tipo desustancia (-m).

(L) : Longitud del conductor (m).(A) : rea de la seccin transversal (m

2).

REPRESENTACIN DE LA RESISTENCIAELCTRICA DE UN CONDUCTOR

LEY DE OHM

Sabemos que para originar la corriente en un

conductor hay que establecer una diferencia de po-

tencial entre sus extremos. Entonces, la intensidad

de corriente viene determinada por esta diferencia

de potencial.

Es decir, a mayor diferencia de potencial, mayor

es la intensidad de corriente.

Lectura

GEORGE SIMON OHM

(1787 - 1854)Destacado fsico alemn. Fue maestro de

escuela. Descubri la ley de la dependencia de la

intensidad de la corriente respecto de la tensin enun trozo de circuito y la ley que define la intesidadde la corriente en un circuito cerrado. l mismo hizoun aparato sensible para medir la intensidad de lacorriente. Como fuente de tensin utiliz un partermoelctrico,o sea, dos conductores de distintosmetales soldados. Aumentando la diferencia detemperatura en las soldaduras haca que cambiase latensin, la cual es proporcional a dicha diferencia.

De acuerdo con la Ley de Ohm para un trozo

de circuito, la diferencia de potencial (VAB) es di-rectamente proporcional a la intensidad de corrienteelctrica (I), siendo la constante de proporcionalidadla resistencia (R) del conductor.

Unidad:

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R : Ohmio ()VAB : Voltio (V)I : Amperio (A)

1. Del circuito elctrico que se indica se sabe quecuando el cursor est ubicado en A la resistencia

elctrica es de 6.

a. Qu resistencia elctrica presenta el con-ductor OC?

b. Qu intensidad de corriente elctrica pasapor el conductor cuando el cursor es ubica-do en B?

c. Qu cantidad de carga elctrica pasa porla seccin recta del conductor en 2s cuandoel cursor est conectado en B?

Resolucin:

a. Cuando el cursor est conectado en A setiene:

luego, la resistencia, cuando el cursor se

conecta en C:

ROC = 3 (6) ROC = 18

b. Cuando el cursor se conecta en B:

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c. Q = I tQ = 2 (2)Q = 4C

2. Problema La resistencia elctrica del conductor en el

circuito (1) es de 20. Si el conductor en el

circuito (2) es de doble longitud y el rea de laseccin transversal es la mitad, en ambos casosigual material:

a. Qu resistencia elctrica presenta el con-ductor (2)?

b. Qu intensidad de corriente elctrica pasapor el conductor (2)?

c. En 8s, qu cantidad de carga pasa por laseccin transversal del conductor?

Resolucin:

1. Indicar si la expresin es verdadera o falsa segncorresponda: El movimiento de los portadores de carga

elctrica con signo negativo da el sentidoreal de la corriente elctrica.

El movimiento de los portadores de carga

elctrica con signo positivo da el sentidoconvencional de la corriente elctrica.

La corriente elctrica en forma convencionalva de mayor a menor potencial elctrico enlos conductores elctricos.

Rpta.: ...........................................................

2. Indicar si la expresin es verdadera o falsa segncorresponda: En los conductores elctricos slidos la

corriente elctrica se basa al movimientode los electrones libres.

En los conductores elctricos lquidos y gases

la corriente elctrica se basa en el movimien-to de los iones positivos y negativos.

A mayor cantidad de carga que pasa porla seccin recta del conductor existe mayorintensidad de corriente elctrica.

Rpta.: ...........................................................

3. Si por la seccin recta del conductor pasan

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6 1010

electrones en un intervalo de tiempode 10

2segundos, qu intensidad de corriente

elctrica pasa por el conductor?

Rpta.: ...........................................................

4. Qu cantidad de electrones atraviesa la sec-cin recta de un cable en 4s si la intensidad decorriente elctrica es de 2A?

Rpta.: ...........................................................

Rpta.: ...........................................................

6. Un conductor de cobre de resistividad elctrica1,72 10

16Wm, de 4km de longitud y sec-

cin recta de 2mm2, qu resistencia elctrica

presenta?Rpta.: ...........................................................

7. Si el conductor A tiene una resistencia elctricade 10W, qu resistencia elctrica tiene el con-ductor B?

Rpta.: ...........................................................

8. Si el potencial elctrico en el punto A es de 20V,cuntos voltios existen en el extremo B?

Rpta.: ...........................................................

9. Cuando el cursor est conectado en B por lafuente pasa una corriente de 2A. Qu intensi-dad de corriente pasa por la fuente cuando elcursor se conecta en C?

Rpta.: ...........................................................

10. Determine la diferencia de potencial entre losextremos P y Q.

Rpta.: ...........................................................

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1. Un alambre de aluminio de longitud L yseccin transversal circular de radio r tieneuna resistencia R. Si la longitud del alambre

se triplica y su radio disminuye , su nuevaresistencia ser:

A) B) C)

D) E)

2. En un cable de cobre existe corriente elctricade 8A. Determine el nmero de electrones queatraviesan la seccin recta de dicho cable en unintervalo de 2m.

A) 1015

B) 2 1016

C) 1017

D) 1018

E) 1019

3. Se decreta que por la seccin recta de un

conductor pasen 125 1012

electrones enun intervalo de 5 milisegundos. Determinela intensidad de corriente que pasa por elconductor.

A) 1mA B) 2mA C) 3mA

D) 4mA E) 5mA

4. Determine I en amperios (VMN = 27V)

A) 8V B) 10V C) 12V

D) 15V E) 18V

5. Determine la diferencia de potencial entre M yN.

A) 1V B) 2V C) 3V D) 4V E) 5V

6. Para el circuito elctrico mostrado, terminar laresistencia equivalente si al conectar entre X e

Y una fuente de 100V la intensidad de corrienteen la rama OD es 5A.

A) 4 B) 5 C) 8

D) 10 E) 20

7. Un ampermetro y voltmetro ideal en seriese conectaron a una batera cuya resistenciainterna es 0,2. Si en paralelo al voltmetrose conecta una resistencia R se observa quela indicacin del voltmetro se reduce en 4%,

hallar R.A) 2,4 B) 4,8 C) 5,0

D) 6,2 E) 7,2

8. En el circuito que se muestra determine lacorriente por la resietencia de 2.

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A) 30A B) 40A C) 45AD) 50A E) 60A

9. Si el ampermetro ideal (A) detecta unacorriente de 9A, determinar la corriente por laresistencia de 6 y el voltaje de la fuente (V).

(Desprecie la resistencia de la fuente).

A) 2; 5 B) 1; 10 C) 1; 5D) 3; 10 E) 4; 10

Curiosidades

El cieloesazuly el Solamarillo porque la

luz del sol, que es blanca, al llegar a la atmsfera sedispersa, siendo la luz azul dispersada con mayor

facilidad por las molculas del aire. El sol es amarilloya que este es el color resultante de quitarle a la luzblanca el componente azul.

El mar esazul porque refleja el color delcielo. A veces, el mar se presenta verdoso debidoa diminutas algas que componen el fitoplancton,las cuales son verdes como todas las plantas querealizan la fotosntesis.

Los arcoiris se forman por la refraccin dela luz del Sol a travs de las gotas de lluvia quecaen. La luz blanca del Sol es descompuesta en

sus colores (rojo, naranja, amarillo, verde, azul, aily violeta) por la refraccin y es emitida desde las

gotas de agua en diferentes ngulos, por lo que decadagota no podemos ver todos los colores. As, el

arcoiris que vemos, el que llega a nuestros ojos, est

formado por esos colores, pero cada color provienede distintas gotas dependiendo de la altura de estas:

Las gotas del color violeta estn ms cerca del sueloque las que nos envan la luz roja.

Laelectricidad que sale de las centrales producto-ras se emite a unos 50000 V o ms. Esta electricidad

se transporta por cables usando las grandes torresmetlicas que pueden verse en el campo. De ah,usando normalmente diversos transformadores esreducida hasta los 220 V de la electricidad que llega

a los hogares. Cada aparato elctrico suele tenerinternamente otro transformador que reduce el vol-taje a sus necesidades. El gran voltaje inicial de lascentrales elctricas se debe a que es ms econmicotransferir la electricidad a grandes voltajes.

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Desde la fuente de voltaje la energa puedetransmitirse por medio de cables a los dispositivosconsumidores de ella: la lmpara, el refrigerador,la radio, etc. Para ello se crean circuitos de diversacomplejidad. El circuito elctrico consta de una

fuente de energa, dispositivos consumidores desta, conductores de conexin e interruptores. Lostipos ms simples de conexin son las conexionesen serie y en paralelo.CONEXIN EN SERIE

Cuando la conexin se hace en serie, elcircuito elctrico no tiene ramificaciones. Todoslos conductores o resistencias van conectadassucesivamente. Es decir uno detrs de otro.

Se verfica que: I1=I2=IabVab=V1+V2

RESISTENCIA EQUIVALENTE (Req).Es aquella resistencia que causa el mismo efecto

que las que se encuentran conectadas.

De la Ley de Ohm : Vab=I Req(Pero Vab=V1+V2) : V1+V2= I Req

I1 R1+I1R2=I Req(I1=I2=I) : I R1+I R2=I Req

CONEXIN EN PARALELO

Cuando la conexin se realiza en paralelo losconductores o resistencias elctricas parten de unmismo punto y llegan a otro mismo punto.

RESISTENCIA EQUIVALENTE (Req)

De una caracterstica anterior:

I=I1+I2 ; pero por la ley de Ohm

en cada trmino.

Observacin:

CIRCUITOS ELCTRICOS

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Laconexinenparaleloeselprocedimientomsem-pleado.Enestecaso,siunaparatoseestropea,estonose

reflejaenelfuncionamientodelosdems,mientrasqueenla

conexinenserielaaveradeunodelosaparatosacarreala

desconexindetodoelcircuito.

1. Del circuito que se indica:

a. Qu resistencia no trabaja?b. Qu resistencias estn conectadas en pa-

ralelo?c. De cunto es la resistencia equivalente

entre los extremos A y B?Resolucin:

a. Notar en las resistencias de 8 y 4 existe

igual potencial elctrico (P) en sus extramos,luego estas resistencias no trabajan.

b. Notar las resistencias de 3 y 6. Seencuentran conectadas a extremos dondeexiste igual diferencia de potencial (VPB),luego, 3 y 6 estn en paralelo.

c. Simplificando:

Reqab = 2 + 2Reqab = 4

2. Problema Del circuito que se indica determine:

a. La resistencia equivalente entre los extremosA y B.

b. La resistencia equivalente entre los extremosA y D.

c. La resistencia equivalente entre los extremosB y C.

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Rpta.: ............................................................

Rpta.: ............................................................

7. Determine la resistencia equivalente entre losextremos A y B.

Rpta.: ............................................................

8. Determine la intensidad de corriente que pasapor la fuente.

Rpta.: ............................................................

9. De la conexin de resistencias determine laresistencia equivalente entre los extremos A yB.

1. En el circuito elctrico que se indica, la diferen-cia de potencial que existe en la resistencia de4 es de 20V. Cuntos voltios existe entre losextremos de la fuente?

Rpta.: ............................................................

Rpta.: ............................................................

Rpta.: ............................................................

4. De la conexin de resistencias determine laresistencia equivalente entre los extremos X e

Y.

Rpta.: ............................................................

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1. Determine la resistencia equivalente entre A y B.

Rpta.: ............................................................

10. De la conexin de resistencias se sabe que laresistencia equivalente entre los extremos X e

Y es de 20. Determine R.

A) 8 B) 16 C) 30D) 20 E) 15

2. Determine el resistor equivalente entre A y B.

A) 2 B) 4 C) 6D) 8 E) 10

3. Determine la resistencia equivalente entre X eY.

A) B) C) 6D) 7 E) 9

A) B) C)

D) E)

Rpta.: ............................................................

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A) B) C) D) E)

6. En la conexin mostrada determinar la resis-tencia equivalente entre A y B.

Si cortamos el cable (2) determinar la nuevaresistencia equivalente entre A y B.

A) B) C)

D) E)

7. Determine la resistencia R si el resistor equiva-lente entre A y B es 6.

A) 4 B) 6 C) 9

D) 12 E) 5

8. Determine la resistencia R (en ) si la resistenciaequivalente entre los puntos X e Y es 6.

A) 3 B) 6 C) 12 D) 15 E) 16

9. Determine la resistencia de R si el circuitoequivalente es 0,6.

A) 1 B) 2 C) 3

D) 4 E) 5W

10. La resistencia equivalente entre los terminalesM y N (en ).

A) B) C)

D) E)

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Las conexiones en serie o en paralelo de losresistores en la forma ms sencilla de asociarlos;en las instalaciones elctricas domiciliarias, porejemplo, todos los aparatos estn conectados enparalelo, en cambio en los circuitos electrnicos lasconexiones son mucho ms complejas. El presentecaptulo nos permitir conocer la forma ms generalde analizar un circuito elctrico independientementede su complejidad.

Las leyes de los circuitos elctricos estn basadasen dos leyes ms generales: la ley de conservacinde la carga elctrica y la ley de conservacin dela energa. Las leyes de los circuitos elctricos sonconocidas tambin como las leyes de Kirchoff.

1era. Ley:Basada en la ley de conservacin de la carga

elctrica; establece que la suma de intensidadesde las corrientes que llegan a un nudo es igual a la

suma de las intensidades de las corrientes que salende l.

En General:

2da. Ley:Basada en la ley de conservacin de la energa;

establece que en todo recorrido cerrado para lacorriente elctrica, la suma de diferencia de potenciales cero.

* Recorrido ABCDA:VAB+VBC+VCD+VDA=0

I1R1+2I3R31=0

* Recorrido ABDA:VAB+VBD+VDA=0

I1R1+I2R21=0* Recorrido DBCD:

VDB+VBC+VCD=0I2R2 + 2 I3R3 = 0

INTRODUCCIN

Conocerlasleyesquegobiernantodosloscircuitoselctricos.

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I N S T R U M E N T O S D E M E D I C I NELCTRICA:

1. Ampermetro :Es un instrumento utilizado para medir laintensidad de la corriente elctrica que pasa a

travs de un conductor. Los ampermetros seconectan en serie con el elemento al cual sedesea medir la corriente.

- Un ampermetro es ideal cuando su resistenciaelctrica resistencia interna es bien pequeacomparada con el circuito externo, osea unampermetro ideal se comporta como un

alambre sin resistencia.

2. Voltmetro :Es un instrumento utilizado para medir ladiferencia de potencial (o voltaje) entre dospuntos de un circuito. Los voltmetros seconectan en paralelo con el elemento de quiense desea conocer su diferencia de potencial.

Un voltmetro es ideal cuando su resistenciaelctrica resistencia interna es grandecomparada con el elemento a medir; por lo

tanto se comporta como circuito abierto, esdecir que por l no pasa corriente elctrica.

T R A B A J O Y P O T E N C I A D E L ACORRIENTE

En el circuito elctrico se produce una serie detransformaciones de energa. Los portadores decarga se mueven debido a un campo elctrico, esdecir el campo elctrico realiza trabajo sobre losportadores de carga. Este trabajo se suele llamartrabajo de la corriente.

Consideremos una parte del circuito.

Sabemos:

como:

Luego:

C.E. Campo ElctricoDe acuerdo a la ley de conservacin de energa,

este trabajo debe ser igual a la variacin de laenerga del tramo del circuito considerado, por eso laenerga desprendida en el tramo del circuito duranteel tiempo t es igual al trabajo de la corriente.

Si en el tramo del circuito no se realiza trabajo,

ni la corriente efecta acciones qumicas, slo tienelugar al calentamiento del conductor, el conductorcaliente disipa energa (EDisp) al medio que lo rodeao como se suele decir discipa calor (Q).

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Por conservacin de la energa podemosplantear:

Q=EDisp=WC.E.

=Wcorriente

Donde: I : Amperio (A); t : segundos (s)VAB : Voltio (V) ; Q : Joule (J)

La ley que determina la cantidad de calor

que desprende un conductor con corriente laestablecieron empricamente, los cientficos J.P.

Joule (Ingls) y E. Clenz (ruso). La ley de Joule- Lenz fue enunciada como sigue: la cantidad decalor que desprende un conductor con corriente esigual al producto del cuadrado de la intensidad dela corriente por la resistencia del conductor y por eltiempo.

Tener presente que esta ecuacin es equivalentea la obtenida anteriormente.POTENCIA ELCTRICA (P)

Todo aparato elctrico, sea una lmpara, unmotor elctrico u otro cualquiera, est diseado paraconsumir una energa determinada en la unidad detiempo. Por eso, adems del trabajo de la corriente

tiene gran importancia el concepto de potencia dela corriente. El cual se determina como la razn deltrabajo realizado por la corriente durante un tiempot.

Pero Wcorriente

=I Vt en ()

Unidades (S.I.) I en Amperio (A)V en Voltio (V)P en Vatio (w)

La expresin () se puede escribir en variasformas equivalentes.

1. Del circuito elctrico que se indica determine:

a. La lectura del ampermetro ideal.b. La diferencia de potencial en los extramos

A y B.

c. La potencia que entrega la fuente.Resolucin:

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a. Del circuito se tiene que las resistencias 3y 6 estn en paralelo, luego:

Reduciendo el circuito se tiene:

Notar: RAB y 2 estn en serie, luego:ReqMN = RAB + 2 ReqMN = 4

De la Ley de Ohm:

b.

c. Pfuente = VfI = 20 (5)

Pfuente = 100W

2. Problema Del circuito elctrico que se indica determine:

a. La lectura del ampermetro ideal.b. La lectura del voltmetro ideal.c. La potencia que entrega la fuente de 20V.Resolucin:

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1. Se muestra parte de un circuito elctrico, deter-mine la intensidad de corriente elctrica I.

Rpta.: ...........................................................

2. Se indica parte de un circuito elctrico, deter-mine cunto marca el ampermetro ideal.

Rpta.: ...........................................................

3. Si el ampermetro A indica 8A, determine ladiferencia de potencial entre los puntos A y B.

Rpta.: ...........................................................

Rpta.: ...........................................................

5. Del circuito elctrico determine la diferencia depotencial entre los puntos A y B.

Rpta.: ...........................................................

6. Del circuito elctrico determine la lectura delvoltmetro ideal.

Rpta.: ...........................................................

7. Si el voltmetro ideal indica 10V, determine elvalor .

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Rpta.: ...........................................................

8. Del circuito elctrico determine la potencia elc-trica que entrega la fuente de 10V. (Instrumentosideales).

Rpta.: ...........................................................

9. Del circuito elctrico determine la lectura delampermetro ideal.

Rpta.: ...........................................................

10. Del circuito elctrico determine la lectura delampermetro ideal.

Rpta.: ...........................................................

1. Se indica parte de un circuito elctrico. Cuntoindica el ampermetro ideal?

A) 2A B) 4A C) 7A D) 8A E) 9A

2. Se indica parte de un circuito elctrico. Cuntoindica el ampermetro ideal?

A) 2A B) 3A C) 4A D) 5A E) 6A

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3. Qu corriente circular por una pila de 6 V yresistencia interna de 0,1 cuando se cortocir-cuita?

A) 40A B) 50A C) 60A

D) 70A E) 80A

4. Se indica parte de un circuito elctrico. Qudiferencia de potencial elctrico existe entre lospuntos A y B?

A) 20V B) 28V C) 30V

D) 43V E) 52V

5. Del circuito elctrico determine la lectura delvoltmetro ideal.

6. Determinar la potencia elctrica que disipa laresistencia de 2W.

7. Del circuito elctrico determine la potencia

8. Del circuito elctrico determine la potenciaelctrica que disipa la resistencia de 10.

9. Del circuito elctrico determine la intensidad decorriente que pasa por la resistencia de 3.

10. Del circuito elctrico determine la diferencia depotencial elctrico entre los puntos A y B.

A) 10V B) 12V C) 13VD) 14V E) 16V

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