corriente eléctrica

Física y Química 1º Bach.
Electricidad
I.E.S. Elviña
11-06-10
Nombre:
Tipo A
Tipo B
Problemas
[1 PTO./APARTADO]
1. Calcula la resistencia:
a) Equivalente a la asociación de la figura:
b) De una bombilla de 60 W – 230 V.
Solución
1,0 kΩ
2,2
2,2 kΩ
1,0 kΩ
2. Un motor de 24,0 V de f.c.e.m. y 12,0 Ω de resistencia interna se conecta
en serie con una resistencia de 22,0 Ω, a un generador de 30,0 V y 10,0 Ω. Calcula:
a) La diferencia de potencial entre los bornes del motor.
b) La potencia útil (mecánica) y el rendimiento del motor.
Solución
1,0
0,8
0,6
V (V)
3. La gráfica de la figura corresponde a la variación de la tensión con la
intensidad para un generador conectado a una resistencia variable.
Determina:
a) La f.e.m. del generador y su resistencia interna.
b) El valor de la resistencia variable cuando circulan 230 mA
Solución
4. Se pretende fabricar un hornillo eléctrico con un alambre de
constantán (ρ = 49×10-8 Ω·m) de 0,30 mm de diámetro. Calcula:
a) La longitud de hilo necesaria para que la resistencia sea de 60 Ω.
b) El tiempo que tardaría ese hornillo en calentar 500 g de agua (ce =
4 180 J·kg-1·K-1) desde 18 0C hasta 98 0C, cuando se conectase a
230 V.
Solución
5. En el circuito de la figura el amperímetro A indica
60 mA. Calcula:
a) La potencia disipada por efecto Joule en la
resistencia de 18 Ω.
b) El valor indicado por el voltímetro V.
Solución
1,0 kΩ
0,4
0,2
0,0
0
0,1
0,2
0,3
0,4
I (A)
18 Ω
12 V
2Ω
20 Ω
V
24 Ω
A
12 Ω
Formulación: 0 puntos. Descuenta 0,25 por cada fallo/blanco hasta un máximo de 1 punto.
H2O2
ión hidróxido
Mn(OH)3
dihidrogenofosfato de níquel(III)
HIO4
carbonato de sodio
(HSO3)
–
NH4NO2
Solución
hidruro de berilio
ácido selenhídrico
0,5
Física y Química 1º Bach.
Electricidad
I.E.S. Elviña
11-06-10
Nombre:
Tipo A
Tipo B
Problemas
[1 PTO./APARTADO]
1. Calcula la resistencia:
a) Equivalente a la asociación de la figura:
b) De una bombilla de 40 W – 230 V.
Solución
1,0 kΩ
1,0 kΩ
2,2 kΩ
2. Un motor de 90,0 V de f.c.e.m. y 20,0 Ω de resistencia interna se conecta
en serie con una resistencia de 220 Ω, a un generador de 120 V y 10,0 Ω.
Calcula:
a) La diferencia de potencial entre los bornes del generador.
b) La potencia perdida en calor en el motor y el rendimiento del motor.
Solución
2,5
2
1,5
V (V)
3. La gráfica de la figura corresponde a la variación de la tensión con la
intensidad para un generador conectado a una resistencia variable.
a) La f.e.m. de la pila y la resistencia interna.
b) El valor de la resistencia variable cuando circulan 360 mA
Solución
4. Se pretende fabricar un hornillo eléctrico con un alambre de
constantán (ρ = 49×10-8 Ω·m) de 0,50 mm de diámetro. Calcula:
a) La longitud de hilo necesaria para que la resistencia sea de 40 Ω.
b) El tiempo que tardaría ese hornillo en calentar 750 g de agua (ce =
4 180 J·kg-1·K-1) desde 35 0C hasta 95 0C, cuando se conectase a
220 V.
Solución
5. En el circuito de la figura el amperímetro A indica
45 mA. Calcula:
a) La potencia disipada por efecto Joule en la
resistencia de 30 Ω.
b) El valor indicado por el voltímetro V.
Solución
2,2 kΩ
1
0,5
0
0
0,1
0,2
0,4
I (A)
30 Ω
12 V
3Ω
12 Ω
V
40 Ω
A
Formulación: 0 puntos. Descuenta 0,25 por cada fallo/blanco hasta un máximo de 1 punto.
O2–
hidruro de calcio
Ca(HCO3)2
peróxido de potasio
HIO
sulfato de estaño(IV)
Na3PO4
bromito de mercurio(II)
NH4NO3
ión hidrogenofosfato
Solución
0,3
20 Ω
0,5
Soluciones
Tipo A
1. Calcula la resistencia:
a) Equivalente a la asociación de la figura:
b) De una bombilla de 60 W – 230 V.
Examen
Solución:
a)
1,0 kΩ
2,2
2,2 kΩ
1,0 kΩ
Resistencia equivalente de las resistencias en paralelo:
1
1
1
2
=

=
kΩ−1 R1 = 1,1 kΩ
R 1 2,2 2,2 2,2
R2 = 1,0 + 1,0 = 2,0 kΩ
1,1 kΩ
Resistencia equivalente de las resistencias en serie:
1
1
1
=

=1,4 kΩ−1
Resistencia equivalente total:
R T 1,1 2,0
b)
P=I·V
V=I·R
1,0 kΩ
RT = 0,71 kΩ
2,0 kΩ
P 60
I= =
=0,26 A
V 230
V 230
R= =
=882 Ω=0,88kΩ
I 0,26
2. Un motor de 24,0 V de f.c.e.m. y 12,0 Ω de resistencia interna se conecta en serie con una resistencia de
22,0 Ω, a un generador de 30,0 V y 10,0 Ω. Calcula:
a) La diferencia de potencial entre los bornes del motor.
30 V
22 Ω
10 Ω
b) La potencia útil (mecánica) y el rendimiento del motor.
Examen
V
Solución:
M
a) Ley de Ohm generalizada:
∑ε = ∑ε' + I ∑R
30−24V
I=
=0,14 A
 102212Ω
VM = ε' + I · r' = 24,0 + 0,14 · 12 = 25,6 V
24 V
12 Ω
b)
Pu = ε' · I = 24 · 0,14 = 3,3 W
PT = VM · I = 25,6 · 0,14 = 3,5 W
P 3,3 W
Rto.= u =
=94 %
P T 3,5 W
a) En un generador:
VG = ε – I · r
Leyendo en la gráfica los extremos de la recta
0,9=ε – 0,03· r
r=2 Ω
0,1=ε – 0,43· r
ε=1 V
}{
b) De la gráfica, para I = 0,23 A, V = 0,48 V.
R=
V 0,48 V
=
=2 Ω
I 0,23A
1,0
0,8
0,6
V (V)
3. La gráfica de la figura corresponde a la variación de la tensión con la
intensidad para un generador conectado a una resistencia variable.
Determina:
a) La f.e.m. del generador y su resistencia interna.
b) El valor de la resistencia variable cuando circulan 230 mA
Examen
Solución:
0,4
0,2
0,0
0
0,1
0,2
I (A)
0,3
0,4
0,5
4. Se pretende fabricar un hornillo eléctrico con un alambre de constantán (ρ = 49×10-8 Ω·m) de 0,30 mm
de diámetro. Calcula:
a) La longitud de hilo necesaria para que la resistencia sea de 60 Ω.
b) El tiempo que tardaría ese hornillo en calentar 500 g de agua (ce = 4 180 J·kg-1·K-1) desde 18 0C hasta
98 0C, cuando se conectase a 230 V.
Examen
Solución:
a)
S = π R2 = 3,14 · (1,5×10-4 m)2 = 7,1×10-8 m2
L
S R 7,1×10−8 m 2 ·60 Ω
R=
L=
=
=8,7 m
−8

S
49×10 Ω · m
b)
Q = m · ce · Δt = 0,500 kg · 4 180 J·kg-1·K-1 (98 – 18) K = 1,7×105 J
V 2 230 V 2
P= =
=882 W
R
60 Ω
E
Q 1,7×105 J
P=
t= =
=190 s=3,2 min
t
P
882 W
5. En el circuito de la figura el amperímetro A indica
12 V
60 mA. Calcula:
2Ω
a) La potencia disipada por efecto Joule en la
20 Ω
resistencia de 18 Ω.
b) El valor indicado por el voltímetro V.
V
Examen
Solución:
a)
Vs =Vi = 0,060 A · 36 Ω = 2,2 V
V 2,2 V
I s= s =
=0,12 A
Rs 18 Ω
Ps = Is2 · Rs = (0,12 A)2 · 18 Ω = 0,26 W
b)
IT = 0,060 A + 0,12 A = 0,18 A
V = ε – I · R = 12 V – 0,18 A · (20 + 2) Ω = 8,0 V
18 Ω
24 Ω
A
12 Ω
Formulación
Examen
Solución:
H2O2
peróxido de hidrógeno
ión hidróxido
Mn(OH)3 hidróxido de manganeso(III)
dihidrogenofosfato de níquel(III) Ni(H2PO4)3
HIO4
ácido peryódico
carbonato de sodio
Na2CO3
(HSO3)–
ion hidrogenosulfito
hidruro de berilio
BeH2
NH4NO2
nitrito de amonio
ácido selenhídrico
H2Se
(OH)–
Tipo B
1. Calcula la resistencia:
a) Equivalente a la asociación de la figura:
b) De una bombilla de 40 W – 230 V.
Examen
Solución:
1,0 kΩ
1,0 kΩ
2,2 kΩ
2,2 kΩ
a)
Resistencia equivalente de las resistencias en paralelo:
1
1
1
2
= 
=
kΩ−1 R1 = 0,50 kΩ
R 1 1,0 1,0 1,0
R2 = 2,2 + 2,2 = 4,4 kΩ
0,50 kΩ
Resistencia equivalente de las resistencias en serie:
1
1
1
=
 =2,2 kΩ−1
Resistencia equivalente total:
R T 4,4 0,5
b)
P=I·V
V=I·R
RT = 0,45 kΩ
4,4 kΩ
P 40
I= =
=0,17 A
V 230
V 230
R= =
=1,3×103 Ω=1,3 kΩ
I 0,17
2. Un motor de 90,0 V de f.c.e.m. y 20,0 Ω de resistencia interna se conecta en serie con una resistencia de
220 Ω, a un generador de 120 V y 10,0 Ω. Calcula:
120 V
220 Ω
a) La diferencia de potencial entre los bornes del generador.
10 Ω
b) La potencia perdida en calor en el motor y el rendimiento del motor.
V
Examen
Solución:
M 90 V
20 Ω
a) Ley de Ohm generalizada:
∑ε = ∑ε' + I ∑R
120−90V
I=
=0,12 A
1022020Ω
VG = ε' – I · r' = 120 – 0,12 · 10 = 119 V
b)
Pd = I2 · r = 0,122 · 20 = 0,29 W
Pu = ε' · I = 90,0 · 0,12 = 10,8 W
PT = Pu + Pd = 10,8 + 0,29 = 11,1 W
P 10,8 W
Rto.= u =
=97 %
P T 11,1 W
a) En un generador:
VG = ε – I · r
Leyendo en la gráfica los extremos de la recta
2,1=ε – 0,09· r
r=5 Ω
0,2=ε – 0,47· r
ε=2,6 V
}{
b) De la gráfica, para I = 0,36 A, V = 0,75 V.
R=
V 0,75V
=
=2 Ω
I 0,36 A
2,5
2
1,5
V (V)
3. La gráfica de la figura corresponde a la variación de la tensión con la
intensidad para un generador conectado a una resistencia variable.
a) La f.e.m. de la pila y la resistencia interna.
b) El valor de la resistencia variable cuando circulan 360 mA
Examen
Solución:
1
0,5
0
0
0,1
0,2
I (A)
0,3
0,4
0,5
4. Se pretende fabricar un hornillo eléctrico con un alambre de constantán (ρ = 49×10-8 Ω·m) de 0,50 mm
de diámetro. Calcula:
a) La longitud de hilo necesaria para que la resistencia sea de 40 Ω.
b) El tiempo que tardaría ese hornillo en calentar 750 g de agua (ce = 4 180 J·kg-1·K-1) desde 35 0C hasta
95 0C, cuando se conectase a 220 V.
Examen
Solución:
a)
S = π R2 = 3,14 · (2,5×10-4 m)2 = 2,0×10-7 m2
S R 2,0×10−7 m 2 · 40Ω
L
L=
=
=16 m
R=
S

49×10−8 Ω · m
b)
Q = m · ce · Δt = 0,750 kg · 4 180 J·kg-1·K-1 (95 – 35) K = 1,9×105 J
V 2  220 V 2
P= =
=1,2×103 W
R
40 Ω
Q 1,7×105 J
E
t= =
=155 s=2,6 min
P=
P 1,3×105 W
t
5. En el circuito de la figura el amperímetro A indica
12 V
45 mA. Calcula:
3Ω
a) La potencia disipada por efecto Joule en la
12 Ω
resistencia de 30 Ω.
b) El valor indicado por el voltímetro V.
V
Examen
Solución:
a)
Vs =Vi = 0,045 A · 60 Ω = 2,7 V
V 2,7 V
I s= s =
=0,090 A
Rs 30 Ω
Ps = Is2 · Rs = (0,090 A)2 · 30 Ω = 0,24 W
b)
IT = 0,045 A + 0,090 A = 0,135 A
V = ε – I · R = 12 V – 0,135 A · (12 + 3) Ω = 10,0 V
30 Ω
40 Ω
A
20 Ω
Formulación
Examen
Solución:
O2–
ión óxido
hidruro de calcio
CaH2
Ca(HCO3)2 hidrogenocarbonato de calcio
peróxido de potasio
K2O2
HIO
ácido hipoyodoso
sulfato de estaño(IV)
Sn(SO4)2
Na3PO4
fosfato de sodio
bromito de mercurio(II)
Hg(BrO2)2
NH4NO3
nitrato de amonio
ión hidrogenofosfato
(HPO4)2–