LICENCIATURA EN KINESIOLOGÍA Y FISIATRÍA
FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 - ELECTRICIDAD
LICENCIATURA EN KINESIOLOGÍA Y FISIATRÍA
FÍSICA BIOLÓGICA
TRABAJO PRÁCTICO Nº 6
ELECTRICIDAD
Ing. RONIO GUAYCOCHEA Ing. MARCO DE NARDI Ing. ESTEBAN LEDROZ Ing. THELMA AURORA ZANON
AÑO 2014
Ing. Ronio Guaycochea
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 - ELECTRICIDAD
CUESTIONARIO Que es la electricidad? Corriente eléctrica: un flujo o desplazamiento de partículas cargadas eléctricamente; se mide en amperios. 2. Que es corriente eléctrica Se conoce como corriente eléctrica al movimiento de cargas eléctricas. La corriente puede estar producida por cualquier partícula cargada eléctricamente en movimiento; lo más frecuente es que sean electrones, pero cualquier otra carga en movimiento se puede definir como corriente. Según el S.I. (Sistema Internacional), la intensidad de una corriente eléctrica se mide en amperios, cuyo símbolo es A (amper). 1.
Que es una carga eléctrica La unidad más elemental de carga se encontró que es la carga que tiene el electrón, es decir alrededor de 1,602×10-19 culombios y es conocida como carga elemental. El valor de la carga eléctrica de un cuerpo, representada como q, se mide según el número de electrones que posea en exceso o en defecto. 3.
Electrostática: Es la parte de la física que estudia las cargas eléctricas en reposo y los efectos que ellas producen debido a su posición. 5. Que es carga eléctrica Se denomina carga eléctrica a toda partícula capaz de atraer o repeler otras partículas semejantes o bien a toda partícula capaz de realizar trabajo de atracción o repulsión 4.
Que tipos de cargas existen Carga positiva (+) y carga negativa (-) 6.
Como se simbolizan las cargas eléctricas Se simbolizan con la letra q 7.
Que unidades tienen las cargas eléctricas? Sistema MKS : El coulomb ( C ) Sistema CGS: ues (unidad electrostática de carga) Equivalencia 1 Coulomb = 3 x 109 ues 8.
Como es la atracción o repulsión entre cargas de igual y de distintos signo Cuerpos electrizados cuya carga son de signo contrarios se atraen y los que tienen igual signo se repelen 9.
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10. Ley de Coulomb
La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto del valor absoluto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de las distancia que las separa. Esta fuerza tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario. en el vacío La ley de Coulomb nos describe la interacción entre dos cargas eléctricas del mismo o de distinto signo. La fuerza que ejerce la carga q sobre la otra carga q´ situada una distancia d q q´ F K 2 d q: carga eléctrica MKS (Coulomb); CGS (ues) F = Fuerza entre las cargas Unidades MKS (N) CGS (Dina1) K = Constante que depende del medio 2 9 N m sistema ( MKS ) K 9 10 C2 Para el aire o vacío 2 sistema (CGS ) K 1 Dina cm ues 2
11. Que signo tiene la fuerza F? La fuerza F puede ser positiva (Fuerza de repulsión) o negativa (Fuerza de atracción) Cargas de igual signo repulsión F Positiva Cargas de distinto signo atracción F negativa
12. Como se distribuyen las cargas eléctricas?
Siempre que se carga eléctricamente un cuerpo las cargas se distribuyen en la superficie del mismo. La distribución no es homogénea sino que se acumulan mas en los extremos puntas o zonas angulosas. 13. Densidad eléctrica? Que es?
La cantidad de carga eléctrica que posee la superficie de un conductor se denomina “densidad eléctrica” En un cuerpo conductor aislado la distribución de las cargas eléctricas es siempre superficial, pero su densidad varia de acuerdo con la forma del cuerpo
q S
C m2 ues Unidades (CGS) densidad de carga cm 2
Unidades (MKS) densidad de carga
Coulomb 2 metro Unidad electrosti ca de c arg a centimetro 2
14. Defina Campo eléctrico (E)
Toda carga eléctrica es capaz de ejercer su efecto (de atracción o repulsión) sobre otras cargas ubicadas en su proximidad. A esta zona próxima a una carga (en donde la misma ejerce su efecto sobre otras) se la denomina Campo eléctrico” Existe un campo eléctrico en un punto dado, cuando sobre cualquier cuerpo cargado, colocado sobre ese punto, se verifica una fuerza de atracción o repulsión de origen eléctrico 1
La Dina es la unidad de fuerza en el Sistema CGS. Se define como la fuerza que, aplicada a la masa de un gramo, le comunica una aceleración de 1 cm/s²; equivale a 10 -5 newton Ing. Ronio Guaycochea
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Toda carga eléctrica genera a su alrededor un campo eléctrico Matemáticamente se define en cada punto de un campo eléctrico un vector campo eléctrico (E) F E (1) q Teniendo en cuenta la expresión de Coulomb q q´ F K 2 d Reemplazando e (1) F q q´ E EK q qd2 q´ EK 2 d E: Campo eléctrico N/C (Newton/Colulomb); Dina/ues (Dina/ unidad electrostática de carga) q: Carga eléctrica C (Coulomb) d: Distancia (m) metro 15. Líneas de fuerza o líneas de campo
Se denominan líneas de fuerza o líneas de campo alas trayectorias que seguiría una carga de prueba positiva si se la abandonara en distintos puntos del campo Las cargas positivas generan campos eléctricos cuyas líneas de fuerza y cuyos vectores E salen de la carga
+
Las cargas negativas generan campos eléctricos cuyas líneas de fuerza y cuyos vectores E confluyen en la carga
-
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+
-
Lineas de campo alrededor de una carga positiva y otra carga negativa
+
+
Lineas de campo alrededor de dos carga positivas
16. Defina potencial eléctrico (V)
Es una magnitud escalar que representa el trabajo realizado o producido para trasnportar la unidad de carga positiva desde la tierra (potencial cero) a un punto del campo de un cuerpo cargado El potencial eléctrico o potencial electrostático en un punto, es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva q desde dicho punto hasta el punto de referencia. q q` F K 2 d q q` q q` W Fd W K 2 d W K d d q q` W V V K q d q q V K d W V q V = Potencial o diferencia de potencial eléctrico (Volt o Voltio2) q = Carga de pruebe trasladada de un lugar a otro (coulomb) W = Trabajo (Joule) Definición de Volt o Voltio: voltio se define como la diferencia de potencial existente entre dos puntos tales que hay que realizar un trabajo de 1 joule para trasladar del uno al otro la carga de 1 Culomb. 17. Defina Diferencia de potencial eléctrico (V)
Es una magnitud escalar que representa el trabajo realizado o producido para transportar la unidad de carga positiva de un punto a otro de un mismo campo eléctrico o de distintos campos eléctricos Nota Si bien potencial eléctrico se simboliza con V y diferencia de potencial eléctrico con V , de ahora en mas (para las formulas) simbolizaremos con V tanto potencial eléctrico como la diferencia de potencial, a la tensión o al voltaje.
2
El voltio se define como la diferencia de potencial existente entre dos puntos tales que hay que realizar un trabajo de 1 joule para trasladar del uno al otro la carga de 1 Culomb. Ing. Ronio Guaycochea
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18. Defina capacidad eléctrica
Si consideramos un conductor en el vacío, aislado y alejado de otros cuerpos conductores, si en estas condiciones recibe una carga q1, su potencial será V1, Si variamos la carga variará su potencial. Comprobaremos entonces que en las condiciones antes indicadas q1 q 2 q 3 q 4 cte (cons tan te) V1 V2 V3 V4 Esta constante se denomina Capacidad eléctrica del conductor En el estudio de la electricidad, se denomina Capacidad (C) a la propiedad que posee un conductor de adquirir carga eléctrica cuando es sometido a un potencial eléctrico con respecto a otros en estado neutro. La Capacidad queda definida numéricamente por la carga que adquiere el conductor por unidad de potencial: Se define también como la razón entre la magnitud de la carga (q) en cualquiera de los conductores y la magnitud de la diferencia de potencial (V) q C V V = Potencial o Diferencia de potencial MKS (V) Volt Q = Carga MKS (Coulomb) , CGS (ues) C = Capacidad del conductor (Faradio) 19. Defina el faradio (F)
Es la unidad de capacidad eléctrica y se define como C Coulomb F Faradio V Volt Como esta unidad el (Faradio) resulta muy grande, en la practica se emplea el microfaradio (F) que es la millonésima parte del faradio, es decir 1F = 1x10-6 F
20. Que es un condensador o capacitor como esta compuesto?
a) Un condensador o capacito es un dispositivo que sirve para almacenar energía y que está formado por dos placas metálicas (armaduras) separadas por un aislante llamado dieléctrico. Cuando un condensador es conectado a una pila o fuente, una de las placas se carga positivamente y la otra negativamente. b) Un condensador es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico.
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Placas paralelas conductoras
q-
q+
Cargas Electricas
Dielectrico Simbolo
Voltaje V 21. De que parámetros depende la capacidad?
-
La Capacidad depende de las características físicas del capacitor: forma de las armaduras, de la distancia entre ellas y del medio aislante en que se encuentren. Si el área de las placas que están frente a frente es grande la capacidad aumente Si la separación entre placas aumenta, disminuye la capacidad El tipo de material dieléctrico que se aplica entre las placas también afecta la capacidad
C = Capacitancia Eo = Constante que depende del dieléctrico S = Superficie de las placas d = distancia entre placas. S C Eo d
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capacitor usado en la actualidad 22. ¿Qué es la electrodinámica?
La electrodinámica es la parte de la física que estudia a las cargas en movimiento y los fenómenos que por ello se producen 23. Corriente eléctrica: Así como el movimiento del agua en el lecho de un río se denomina corriente de agua el movimiento de cargas eléctricas dentro de un conductor se llama corriente eléctrica
Se denomina corriente eléctrica a un conjunto de cargas que se mueven en determinada dirección, por ejemplo: Circulación de corriente en un alambre (cable): Las cargas que circulan son electrones Esquema de un circuito eléctrico sencillo
Circulación de corriente en el interior de una cuba electrolitica: Las cargas que circulan son iones (positivos y negativos)
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24. Intensidad de corriente (corriente eléctrica)
Se llama intensidad de la corriente eléctrica a la cantidad de carga por unidad de tiempo que pasa por una sección transversal de un conductor. q (coulomb ) I Ampere t (seg) Frecuencia Se denomina frecuencia a la cantidad de veces por segundo que la corriente eléctrica alterna invierte su sentido La frecuencia se mide en ciclos /segundo (ciclos ) f Hertz (segundo ) Hertz Hz Mas de 20.000 Hz alta frecuencia Menos de 20.000 Hz baja frecuencia
25. Tipo de corriente eléctrica
Corriente continua: Es aquella en donde la intensidad de corriente es constante en el tiempo (pilas, baterías). Implica un flujo de carga que fluye siempre en una sola dirección. Corriente alterna: Es aquella en la cual la intensidad aumenta y disminuye cambiando periódicamente de sentido 26. Circuito eléctrico
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Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos que unidos en forma adecuada permiten el paso de electrones. Básicamente consta de los siguientes elementos. Fuente, fem o generador: Es todo dispositivo que produce electricidad (o hace circular las cargas) Todo generador posee dos electrodos entre los cuales existe cierta diferencia de potencial a la cual se la llama fuerza electromotriz, (Que haya diferencia de potencial es el requisito indispensable para que pueda circular corriente por un circuito). Ejemplo de generadores, pilas y baterías. Interruptor
Generador o Fuente
Receptores
Hilo Conductor
27. Generadores o fuentes
A los generadores se los llama “elementos activos” Fuente ideal: es aquella que no posee resistencia interna Fuente real: es aquella que posee resistencia interna. 28. Conductores (cables)
Sirven para cerrar el circuito, se los denomina elementos pasivos Los conductores eléctricos (cables) están normalizados por la sección en mm2 (no por diámetro) y para cada sección le corresponde una corriente máxima que puede conducir
Corriente máxima en conductores unipolares de Cobre Sección
Sin ventilación
Con ventilación
0,35 mm² 0,50 mm² 0,75 mm² 1,00 mm² 1,50 mm² 2,50 mm² 4,00 mm² 6,00 mm² 10,0 mm² 16,0 mm² 25,0 mm² 35,0 mm² 50,0 mm² 70,0 mm² 95,0 mm² 120 mm² 150 mm²
1,00 A 3,00 A 8,00 A 10,5 A 13,0 A 18,0 A 24,0 A 31,0 A 42,0 A 56,0 A 73,0 A 89,0 A 108 A 136 A 164 A 188 A 310 A
1,00 A 3,00 A 10,0 A 12,0 A 15,5 A 21,0 A 28,0 A 36,0 A 50,0 A 68,0 A 89,0 A 111 A 134 A 171 A 207 A 239 A 385 A
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29. Receptores:
Son aquellos elementos que “receptan” la energía eléctrica enviada por el generador y la transforman en energía, calórica, mecánica, lumínica, etc. 30. Defina resistencia eléctrica
Es todo elementos de un circuito que ofrece cierta resistencia a la circulación de la corriente La resistencia de un trozo de cable depende de: – La longitud del cable (a mayor longitud mayor resistencia) – La superficie de la sección transversal (a mayor sección, menor resistencia) – Del material con que está construido el cable – La Temperatura (a mayor temperatura, mayor resistencia) 31. Formula para el cálculo de la resietncia de un conductor
La formula siguiente calcula la resistencia en función del material y las dimensiones del conductor L R S R = Resistencia (ohm) L = Longitud del conductor (metro) S = Sección del conductor (mm2) = Resistividad o resistencia especifica del material del conductor (.mm2/m) Símbolo:
La siguiente tabla muestra valores de Resistividad específica y Conductividad especifica de algunos materiales, el material mas conductor es la plata Resistividad Material (.mm2/m)
Conductividad Especifica
1 m mm 2
Plata
0,01590
62,89
Cobre
0,01710
58,48
Oro
0,02350
42,55
Aluminio
0,02820
35,46
Wolframio
0,05650
17,70
Níquel
0,06400
15,63
Hierro
0,09710
10,30
Platino
0,10600
9,43
32. Definición de (ohm)
Ohm es la resistencia que posee un conductor cuando, al existir una diferencia de potencial de un voltio entre sus extremos, permite un flujo de cargas de un amper. 33. Defina conductancia Ing. Ronio Guaycochea
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Se denomina conductancia eléctrica (G) de un conductor a la inversa de la resistencia eléctrica, “la conductancia es la propiedad inversa de la resistencia eléctrica” 1 1 Unidades: G Mho R 34. Materiales conductores: Un conductor eléctrico es un material que ofrece poca resistencia al movimiento de carga eléctrica. Son materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja. Los mejores conductores eléctricos son metales, como la plata, el cobre, el oro, el hierro y el aluminio, y sus aleaciones. 35. Materiales aislantes
Material aislante: un material que no es conductor de la electricidad, es decir, un material que resiste el paso de la corriente. Ejemplos: Plástico, cuarzo, madera, mica, vidrio, cerámica, porcelana, losa, hules, minerales, XLPE y PVC. Los conductores (cables vienen asilados de XLPE y PVC). El polietileno reticulado o XLPE3, PVC: Policloruro de vinilo. 36. Ley de Ohm
La ley de ohm, postulada por un físico y matemático alemán Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito son: Diferencia de potencial, Tensión, Voltaje (V) Resistencia () Ohm Intensidad de Corriente (A) Amperes 37. Postulado de la Ley de Ohm
El flujo de corriente que circula por un circuito eléctrico cerrado es directamente proporcional a la tensión o voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia en ohm de la carga que tiene conectada. V I V IR R 38. Instrumentos de medición
Voltímetro: Es un aparato que mide diferencia de potencial (Voltaje) entre dos puntos de un circuito eléctrico, se conecta en paralelo. Amperímetro: Es un aparato que mide intensidad de corriente (Amper), se conecta en serie
i
bateria
lampara
V
A amperimetro Esquema del circuito
3
XLPE: material termoestable, frente al PVC que es termoplástico. ¿Y qué significa esto? Pues que reaccionan de manera distinta a los cambios de temperatura. Así, el PVC al calentarse se reblandece, cambia de forma y después al volver a enfriarse recupera su consistencia y conserva su nueva forma. Al XLPE o POLIETILENO RETICULADO no le sucede así: los cambios de temperatura no modifican sus propiedades mecánicas, gracias al proceso de reticulación. Ing. Ronio Guaycochea
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39. Conexiones de resistencias en serie
Todas las resistencia conectadas en serie son atravesadas por la misma corriente, ejemplo los foquitos que se emplean para adornar el árbol de navidad i
R2
R1
R3
Resistencias conectadas en serie R1, R2, R3 = Resistencias () ohm i = Corriente (A) amper
La resistencia total del circuito se calcula de la siguiente forma R T R 1 R 2 R 3
V +
-
i R2
R1
RT = R1 + R2 Esquema electrico
Lamparas conectadas en serie
V +
-
i
i
R1
R2 V2
V1
i
V RT
R3 V3
V1 i R1 V2 i V2 V3 i V3
se cumple V V1 V2 V3 40. Resistencia en paralelo
Varias resistencias en paralelo cuando se encuentras todas conectadas a la misma diferencia de potencial (Voltaje). De esta manera al llegar al paralelo la corriente se divide y por cada una ellas circulan una corriente menor, (que depende del valor de la resistencia)
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-
i1
i R1
i2
R2 Esquema electrico
V
V -
+
+ iT
iT
i1
i1 R1
-
R1 i2
i2 R2
R2
i3
i3
R3
R3
Esquema electrico de resistencias conectadas en paralelo (electricamente los dos circuitos son iguales)
La resistencia total del circuito se calcula: 1 1 1 1 RT R1 R2 R3 1 1 1 1 R1 R2 R3 La corriente en cada resistencia vale: V V V i1 i2 i3 R1 R2 R3 RT
iT i1 i2 i3 La corriente total se calcula: V iT RT 41. Las principales características de cada tipo de conexión serie o paralelo
Conexión en serie: – A mayor cantidad de resistencias, mayor es la resistencia total – Circula la misma intensidad por todas las resistencias Ing. Ronio Guaycochea
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– Existe distinta diferencia de potencial por todas las resistencias Conexión en serie – A mayor cantidad de resistencias, menor resistencia total – Circula distinta intensidad por cada resistencia (a mayor R, menor i)}Existe la misma diferencia de potencial (voltaje) en cada resistencia
42. Conexión de condensadores (capacitores)
Conexión serie V
-
+
+ +
-
-
+ +
C1
C2 V2
V1
-
+ + C3 V3
La capacidad total o equivalente 1 1 1 1 CT C 1 C 2 C 3 1 1 1 1 C1 C 2 C 3
CT
43. Conexión en paralelo de condensadores (capacitores)
CT C1 C2 C3
V V1 V2 V3 -
C1 +
+
-
C2 +
+
-
C3 +
+ V +
-
44. Energía almacenada por el condensador (capacitor)
W
1 q V 2
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45. Potencia eléctrica
La potencia de un artefacto eléctrico indica la cantidad de energía que es capaz e entregar por unidad de tiempo. Así cuando un calentador eléctrico calienta un litro de agua a 100°C en cinco minutos y otro calentador, en el mismo tiempo consigue igual temperatura en dos litros de agua resulta evidente que el segundo calentador tiene mayor potencia. Esto demuestra que la potencia eléctrica es directamente proporcional al trabajo realizado en un determinado tiempo. Por su parte, si una pava eléctrica para calentar el agua a 80 °C demora 5 minutos y otra cuya pava lo hace en 10 minutos la primera tiene el doble de potencia. Entonces podemos establecer que la Potencia (P) es igual al cociente entre el Trabajo (Energía) que efectúa la corriente eléctrica y el tiempo que emplea en hacerlo. W Teniendo en cuenta que por la ley de ohm V i R t Reemplazando se obtienen las siguientes formulas de potencia. V2 P P i2 R P i V R P
46. Unidades de potencia
W t P i V P
Joule Watt (Vatio ) seg P Amper Volt Watts (Vatio ) P
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Al pasar corriente por una resistencia las cargas eléctricas pierden energía eléctrica que se transforma totalmente en calor el cual es liberado al espacio. Este fenómeno se denomina “Efecto Joule”. Se conoce como efecto Joule al fenómeno irreversible por el cual si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor1 2 debido a los choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo. El nombre es en honor a su descubridor, el físico británico James Prescott Joule Q = Calor Q Pt Q Potencia Tiempo La unidad mas utilizada de calor es la caloría 1 Joule 0,24 calorias El calor generado por una resistencia por efecto joule es: Q 0,24 i 2 R t 47. Corriente alterna
Definición de corriente alterna: Se denomina corriente alterna a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una oscilación senoidal (figura)
La tensión alterna monofásica usada en Argentina es 220 Y la frecuencia f = 50 Hz o 50 ciclos/seg 220 V Neutro
Fase
Conductor de tierra Tomacorriente
Enchufe
48. Cuales es la tensión y frecuencia que se utiliza en Argentina
La tensión domiciliaría utilizada en la Argentina es 220 V, la frecuencia f = 50 Hz o 50 ciclos/seg
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49. Efectos de la corriente al atravesar el organismo humano Efectos de la corriente al
atravesar el organismo humano, hacer una clasificación de daños según la corriente que circula por el cuerpo humano.
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PROBLEMAS
-
+
Problema 1.
Que fuerza de repulsión existe entre dos cargas de + 3 C y +7 C separadas por 50 cm y se encuentran el vacío. Resolución
q q´ + F K 2 d N m2 K 9 109 C2 N m 2 3 10 6 C 7 10 6 C F 9 109 0,756 N C2 0,5 m)2
0,756 N
0,756 N
+
+
Problema 2.
Si sobre una carga de 2 nC, otra carga situada a 6,1 A° de distancia ejerce 50 N ¿Cuánto vale la otra carga? Resolución Unidad de longitud: 1 angstrom (A°): 10-10 metros Unidad de carga 1 nC = 1 nano colulomb q q´ F K 2 d N m2 K 9 109 C2 datos q 2 nC 2 10 9 C d 6,1 A 6,1 1010 metro F d2 q K q´
)
50 N 6,1 1010 metro q 1,06 10-18 C 2 N m 9 109 2 10 9 C 2 C
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Problema 3.
Sabiendo que la capacidad de un condensador es de 2 mF y que su voltaje es de 2 x 10-2 V, calcular la carga. Resolución Datos C 2 103 F ; V 2 102V C
q V
q C V
q 2 103 F 2 102V 4,00 10-05 coulomb
Problema 4.
¿Cuál será la diferencia de potencial que existe en un conductor para que haya un flujo de cargas de 10 A si la resistencia es 5 m Datos I 10 10 6 A R 5 10 3 V I R V 10 10 6 A 5 10 3 5 10-8 V Problema 5.
dado un circuito eléctrico determine la diferencia de potencial y la carga eléctrica teniendo en cuenta los siguientes datos I = 28 nA, t =5 Seg , R = 1,25 x 108 . Resolución Datos : I 28 nA 28 10 9 A; t 5 10 6 Seg q q I t t q 28 10 9 A 5 10 6 Seg 1,4 10-13Coulomb I
V I R V 28 10 9 A 1,25 108 3,5V Problema 6.
Un circuito eléctrico simple tiene una pila de 9 V y una intensidad de 5 amper. Calcular la resistencia del circuito. 9V V R R 1,8 A i 5A Problema 7.
Calcula la intensidad de una lavadora que atraviesa una resistencia de 5 y que tiene una diferencia de potencial entre los extremos del circuito de la lavadora de 220 V. 220V V i i 44 A R 5 Problema 8.
Calcular la diferencia potencial entre dos puntos del circuito de un microondas por el que atraviesa una corriente de 10 A y tiene una resistencia de 30 . V i R V 10 A 30 300V Problema 9.
Calcula la intensidad de la corriente eléctrica que atraviesa una resistencia de 50 , si entre los puntos de los extremos del circuito hay una tensión de 10 V. Ing. Ronio Guaycochea
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i
V R
i
10V 0,2 A 50
Problema 10.
Se conectan 3 resistencias en serie como muestra la figura. Calcular la resistencia total. V
-
+ i i
R1 = 3
R2 =4,5
RT R1 R2 R3
R3 = 6,3
RT 3 4,5 6,3 13,8
Problema 11.
Si conectamos 5 resistencias de 500 c/u en paralelo, Calcular la resistencia total. V +
-
iT
i1 R1
i2
R2 i3 R3
i4
R4 i5 R5
RT
1 1 1 1 1 1 500 500 500 500 500
RT
1 5 500
RT
500 100 5
Problema 12. Se tienen tres circuitos eléctricos como los mostrados en las figuras, calcular
la variable que falta. a) Ing. Ronio Guaycochea
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i
i
i
V = 110 V
V R
i
110V 13,75 A 8
b) R = 10 (ohm)
i
i=5A
V
V i R V 5 A 19 95 V c) R( )
i
i=5A
R
V I
V = 48 V
R
48V 9,6 5A
Problema 13. Se tiene un circuito como el mostrado en la figura calcular: a) representar
como circuito eléctrico b) la corriente eléctrica que circula por la estufa eléctrica de 1500 W y la sección del conductor c) calcular la potencia acalórica producida en 2 horas 1KWh = 860 Kilocalorias. a)
220 V
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Circuito eléctrico Estufa electrica 1500 W
i
i
220 V
1500W V i 6,81 A P 220V Se debe utilizar como mínimo cable de 0,75 mm2 para más seguridad utilizar 1 mm2
b) P V i i
c) Energía eléctrica en 2 horas E P t E 1500W 2 h 3000Wh 1000Wh 1 Kwh 3000Wh 3 KWh 1 KWh 860 Kilocalori as Calor 3 KWh 860 2580 Kcalorias
Problema 14.
Si se conecta una resistencia de 5 K a una tensión de 110 V. Calcular la potencia disipada por la resistencia. 110 V + i 5 K
V2 P V i P i R P R 2 (110 V ) P 2,42 W 5000 Problema 15. Calcular la resistencia de un calefactor por el que circulan 8 mA, si su potencia es de 40 vatios Datos i 0,008 A P 40W 2
P i2 R R
P i2
R
40W
0,008 A)2
625000 625 K
Problema 16. Energía Eléctrica, con los datos del problema 13, calcular el costo de
consumo de energía eléctrica, en un mes, si el Kw.h cuesta $ 0,64. y funciona 8 hs por día
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 - ELECTRICIDAD
Energia 1 dia 1,5 Kw 8 hs 12 Kwh 1 mes 30 dias 1 mes 12 Kwh 30 360 Kwh Costo 360 Kwh
0,64 $ 201,6 $ Kwh
Problema 17. a) Calcular la resistencia eléctrica de un conductor de cobre de 1,5 mm 2 y que tiene
una longitud de 30 m, Idem si el conductor es de Aluminio. mm 2 mm 2 cu 0,01710 Al 0,02820 m m 2 30 m L mm R R 0,01710 0,342 S m 1,5 mm 2 L mm 2 30 m R R 0,02820 0,564 S m 1,5 mm 2 b) Calcular la resistencia eléctrica de un conductor de aluminio de 6 mm 2 que tiene una longitud de 50 m, idem si el conductor es de cobre. mm 2 mm 2 cu 0,01710 Al 0,02820 m m 2 50 m L mm R R 0,02820 0,235 S m 6 mm 2 R
L S
R 0,01710
mm 2 50 m 0,1425 m 6 mm 2
Problema 18. Asociación Serie de Resistencias en serie, siendo V=48 V, R1=2 , R2 = 1
, R3 = 4 , Calcular: a) La resistencia equivalente, b) La corriente ( i ); c) Las tensiones V1, V2 y V3 i
R1
R2
V1
V2
i
R3
V3
V
Se debe cumplir V = V1+V2+V3
RT R1 R2 R3 i
V RT
i
RT 2 1 4 7
48V 6,85 A 7
V1 i R1 V1 6,85 A 2 13,71 V V2 i R2 V2 6,85 A 1 6,85V V3 i R3 V3 6,85 A 4 27,42 V Se cumple V1 V2 V3 48 V
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13,71 V 6,85V 27,42 V 48 V
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Problema 19. Calcular la corriente eléctrica en el circuito de resistencias en paralelo
mostrado en le figura. Calcular: a) La resistencia equivalente, b) La corriente total ( iT ); c) Las corrientes i1, i2 e i3
Se debe cumplir iT = i1 + i2 +i3
i1
R1= 3
i2
R2 =2
i3
R3 = 4
iT
RT
iT
V = 60 V
1 0,92 1 1 1 3 2 4 60V 20 A 3
i1
V R1
i1
i2
V R2
i2
60V 30 A 2
i3
V R3
i1
60V 15 A 4
iT i1 i2 i3
iT 20 A 30 A 15 A 65 A
Se cumple 60 V iT RT
60V 65 A 0,92 60 V
Problema 20. Determinar el condensador equivalente de los circuitos mostrados en la
figuras, siendo C1 = 2 F, C2 = 3 F y C3 = 4,2 F 1 F = 1 x 10-6 F V
-
+
+ +
C1 V1
Ceq
-
+ +
C2 V2
1 1 1 1 C1 C 2 C3
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-
+ + C3 V3
Ceq
1 0,93 F 1 1 1 2 F 3 F 4,2 F
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 - ELECTRICIDAD
-
C1 +
+
-
C2 +
+
-
C3 +
+ V +
-
Ceq C1 C2 C3
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Ceq 2 F 3 F 4,2 F 9,2 F
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 - ELECTRICIDAD
TRABAJO PRÁCTICO A ENTREGAR POR EL ALUMNO PROBLEMAS Problema 1.
Que fuerza de atraccion existe entre dos cargas de + 2,7 C y - 6,5 C separadas por 45 cm y se encuentran el vacío. Problema 2.
Si sobre una carga de 4,5 nC, otra carga situada a 6,2 A° de distancia ejerce 60 N ¿Cuánto vale la otra carga? Problema 3.
Sabiendo que la capacidad de un condensador es de 3 mF y que su voltaje es de 1.75 x 10-2 V, calcular la carga. Problema 4.
¿Cuál será la diferencia de potencial que existe en un conductor para que haya un flujo de cargas de 13 A si la resistencia es 3 m Problema 5.
dado un circuito eléctrico determine la diferencia de potencial y la carga eléctrica teniendo en cuenta los siguientes datos I = 28 nA, t =4 Seg , R = 1,35 x 108 . Resolución Problema 6.
Un circuito eléctrico simple tiene una pila de 12 V y una intensidad de 2 amper. Calcular la resistencia del circuito. Problema 7.
Calcula la intensidad de una lavadora que atraviesa una resistencia de 3,6 y que tiene una diferencia de potencial entre los extremos del circuito de la lavadora de 110 V. Problema 8.
Calcular la diferencia potencial entre dos puntos del circuito de un microondas por el que atraviesa una corriente de 12 A y tiene una resistencia de 7 . Problema 9.
Calcula la intensidad de la corriente eléctrica que atraviesa una resistencia de 45 , si entre los puntos de los extremos del circuito hay una tensión de 24 V.
Problema 10.
Se conectan 3 resistencias en serie como muestra la figura. Calcular la resistencia total.
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 - ELECTRICIDAD V
-
+ i i
R2 = 3
R1 = 4,5
RT R1 R2 R3
R3 = 6
RT 3 4,5 6,3 13,8
Problema 11.
Si conectamos 5 resistencias de 60 c/u en paralelo, Calcular la resistencia total. V +
-
iT
i1 R1
i2
R2 i3 R3
i4
R4 i5 R5
Problema 12. Se tienen tres circuitos eléctricos como los mostrados en las figuras, calcular
la variable que falta. a) i
i
R = 5 (ohm)
V = 64 V
b) i
i = 12 A
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R = 10 (ohm)
V
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 - ELECTRICIDAD
c) i
i=3A
R( )
V = 64 V
Problema 13. Se tiene un circuito como el mostrado en la figura calcular: a) representar
como circuito eléctrico b) la corriente eléctrica que circula por la estufa eléctrica de 1000 W y la sección del conductor c) calcular la potencia acalórica producida en 4 horas 1KWh = 860 Kilocalorias. a)
220 V
Circuito eléctrico Problema 14.
Si se conecta una resistencia de 7 K a una tensión de 120 V. Calcular la potencia disipada por la resistencia. Problema 15. Calcular la resistencia de un calefactor por el que circulan 5 mA, si su
potencia es de 30 vatios Problema 16. Energía Eléctrica, con los datos del problema 13, calcular el costo de
consumo de energía eléctrica, en un mes, si el Kw.h cuesta $ 0,64. y funciona 4 hs por día Problema 17. 2 a) Calcular la resistencia eléctrica de un conductor de cobre de 4 mm y que tiene
una longitud de 40 m, Idem si el conductor es de Aluminio.
Ing. Ronio Guaycochea
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 - ELECTRICIDAD 2
b) Calcular la resistencia eléctrica de un conductor de aluminio de 2,5 mm que
tiene una longitud de 25 m, idem si el conductor es de cobre. Problema 18. Asociación Serie de Resistencias en serie, siendo V= 64 V, R1=2,5 , R2 =
3 , R3 = 5 , Calcular: a) La resistencia equivalente, b) La corriente ( i ); c) Las tensiones V1, V2 y V3
Problema 19. Calcular la corriente eléctrica en el circuito de resistencias en paralelo
mostrado en le figura. Calcular: a) La resistencia equivalente, b) La corriente total ( iT ); c) Las corrientes i1, i2 e i3
Se debe cumplir iT = i1 + i2 +i3
i1
R1= 2,5
i2
R2 =3,2
i3
R3 = 2,7
iT
V = 80 V
iT
Problema 20. Determinar el condensador equivalente de los circuitos mostrados en la
figuras, siendo C1 = 3,1 F, C2 = 4 F y C3 = 6,1 F 1 F = 1 x 10-6 F V +
+ +
C1
-
+ +
C2 V2
V1
-
+ + C3 V3
-
C1 +
+
-
C2 +
+
-
C3 +
+ V +
-
-
Ing. Ronio Guaycochea
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