ELECTRODINÁMICA EJERCICIOS RESUELTOS PDF
APRENDIZAJES ESPERADOS
☛ Reconocer el fenómeno corriente eléctrica, su paso en los conductores y la oposición de estos a su movimiento libre.
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☛ Aplicar las leyes de los circuitos eléctricos como la ley de Ohm
☛ Analizar las conexiones serie - paralelo y determinar sus características.
☛ Determinar intensidades de corriente, resistencias y voltajes en los circuitos de corriente continua empleando las reglas de Kirchhoff.
☛ Estudiar los instrumentos de medición eléctrica, su función y características.
☛ Comprender los procesos de transferencia y transformación de la energía en un circuito eléctrico.
☛ Determinar la potencia eléctrica en los circuitos eléctricos.
La electrodinámica estudia los fenómenos producidos por las cargas eléctricas en movimiento.
CORRIENTE ELÉCTRICA
Es el flujo de electrones a través de un conductor, debido al campo eléctrico producido por la diferencia de potencial a la cual se encuentran sus extremos.
INTENSIDAD DE CORRIENTE (I)
Es la cantidad de carga que pasa por la sección recta de un conductor en la unidad de tiempo.
RESISTENCIA ELÉCTRICA (R)
Es la oposición que ofrece un conductor al paso de la corriente a través de él.
LEY DE OHM
En todo conductor metálico a temperatura constante, la diferencia de potencial entre dos puntos es directamente proporcional a la intensidad de corriente.
V =IR
LEY DE POÜILLETT
La resistencia de un conductor es directamente proporcional a su longitud e inversamente proporcional al área de su sección recta.
RESISTENCIA EQUIVALENTE
Es aquella resistencia que reemplaza a un conjunto de resistencias produciendo el mismo efecto.
FUENTE DE FUERZA ELECTROMOTRIZ
Es una fuente de fuerza electromotriz (f.e.m.) la energía química, magnética, mecánica, luminosa, etc. que se convierte en energía eléctrica con la cual se realiza trabajo sobre las cargas eléctricas para llevarlas de menor a mayor potencial, garantizando que continúe el flujo de cargas.
PRIMERA LEY DE KIRCHOOFF
“Ley de nudos o Ley de las corrientes”
La suma de corrientes que llegan a un nudo es igual a la suma de corrientes que salen.
SEGUNDA LEY DE KIRCHOOFF
“Ley de los voltajes o de mallas”
La suma algebraica de las f.e.m. en una malla es igual a la suma de la caída de potencial (IR) en cada resistencia de la malla.
TEOREMA DE LA TRAYECTORIA
De acuerdo a Kirchoff, las baterías entregan energía al circuito y las resistencias consumen esta energía.
POTENCIA DISIPADA EN UNA RESISTENCIA
Es aquella magnitud escalar que mide la rapidez con que una máquina o dispositivo transforma y/o consume la energía eléctrica.
La unidad de potencia es el watt o vatio.
PREGUNTA 19 :
La corriente que circula por el circuito que muestra la figura, es de:
A) 1,5 mA
B) 2,5 mA
C) 1,0 A
D) 2,0 A
E) 3,0 A
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "D"
PREGUNTA 20 :
La intensidad de corriente que circula por un conductor es de 2 μA. ¿Qué tiempo demorarán 5×10¹³ electrones en cruzar una determinada sección transversal del conductor?
A) 1 s
B) 2 s
C) 3 s
D) 4 s
E) 5 s
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "D"
PREGUNTA 21 :
La intensidad de la corriente que se establece en un conductor metálico es I = 0,4 A. Suponiendo que esta corriente se mantuviera durante 10 min, calcular cuánta carga eléctrica pasó a través de una sección dada del conductor.
A) 240C
B) 400C
C) 280C
D) 600C
E) 300C
RESOLUCIÓN :
INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA
I = Q/t ⇒ 4A/10 = Q/(10×60s) ⇒Q = 240C
Rpta. : "A"
PREGUNTA 22 :
Respecto al concepto de la f.e.m. (fuerza electromotriz), identifique la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones.
I) Es la fuerza necesaria para trasladar cargas del polo negativo hacia el polo positivo de la batería.
II) Es el trabajo necesario para trasladar cargas del polo positivo hacia el polo negativo de la batería.
III) La f.e.m. es una cantidad física vectorial.
A) VVV
B) VVF
C) FFV
D) FVF
E) FFF
RESOLUCIÓN :
I)FALSA
La fuerza electromotriz (f.e.m.) nos expresa el trabajo necesario por unidad de carga: para trasladar cargas eléctricas desde el polo negativo hacia el polo positivo de la batería.
II) FALSA
No , es del polo negativo hacia el polo positivo.
III) FALSA
La f.e.m. es una magnitud física escalar.
Rpta. : "E"
PREGUNTA 23 :
Si entre "x" e "y" hay una diferencia de potencial de 150 V, hallar la intensidad de corriente “i”.
A) 4 A
B) 1 A
C) 5 A
D) 2 A
E) 3 A
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "C"
PREGUNTA 24 :
En un circuito eléctrico resistivo se produce un corto circuito cuando:
I) El circuito queda abierto por rotura de un cable.
II) Los terminales de la fuente de energía quedan por accidente conectados directamente entre sí.
III) La resistencia del circuito se reduce a la resistencia de los cables de conexión.
Determine la combinación de proposiciones verdaderas (V) o falsas (F) en el orden correspondiente.
A)VFF
B)VFV
C)FVF
D)FVV
E)VVF
RESOLUCIÓN :
En un circuito eléctrico resistivo se produce un corto circuito, cuando los terminales de la fuente de energía quedan por accidente conectados directamente entre sí, o también si la resistencia es tan baja o iguala a la resistencia de los cables de conexión, el cual produce una corriente muy alta, por ello se usan los fusibles como dispositivos de protección. La combinación de las proposiciones será así:
I) F
II) V
III) V
Rpta. : "D"
PREGUNTA 25 :
Se muestra parte de un circuito complejo. Si el amperímetro ideal indica 2 A, determinar la diferencia de potencial entre los puntos A y B.
A) 12 V
B) 10 V
C) 8 V
D) 6 V
E) 92 V
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "E"
PREGUNTA 26 :
En una fábrica de componentes eléctricos se desarrollan pruebas con cierto tipo de focos led, cada uno de resistencia eléctrica R. Si solo se conecta uno de estos focos a una batería, la potencia eléctrica que disipa es P. Si se conectaran n focos, dispuestos en serie, a la batería anterior, ¿qué potencia disipará cada foco?
A) P/n
B) nP
C) P/n²
D) Pn²
E) P(n²+ 1)
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "A"
PREGUNTA 27 :
En el circuito mostrado la potencia total disipada es de 75 W, calcula la resistencia R (en Ω).
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "A"
PREGUNTA 28 :
Una tetera eléctrica puede calentar un litro de agua desde 20°C hasta 100°C en 5 minutos, cuando se le conecta a 220V. Sin tomar en cuenta las pérdidas de cable, la resistencia, eléctrica de la tetera, en Ω, es
A) 12,28
B) 20,64
C) 27,62
D) 43,32
E) 67,25
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "D"
PREGUNTA 29 :
¿Cuál de las siguientes proposiciones son falsas?
1) El cobre se utiliza en las instalaciones eléctricas porque es buen conductor eléctrico.
2) En un «corto circuito» hay una intensa liberación de energía calorífica debido al efecto Joule.
3) El uso de un cable de cobre grueso como fusible expondría los artefactos electrodomésticos a ser destruidos en un corto circuito.
4) Los fusibles se fabrican de plomo debido a que tiene alto punto de fusión.
5) Los artefactos electrodomésticos usualmente se conectan en paralelo para poderlos prender o apagar independientemente.
6) Un amperímetro es adecuado para un determinado circuito, si su resistencia interna es del mismo orden que la del resistor más pequeño del circuito.
7) Un voltímetro es adecuado para un determinado circuito, si su resistencia interna es del mismo orden que la del resistor más grande del circuito.
8) Un amperímetro ideal siempre debe insertarse en serie en un circuito.
A)3
B)4
C)5
D)6
E)7
RESOLUCIÓN :
1) VERDADERA:
El cobre es el conductor más utilizado en las instalaciones eléctricas por ser buen conductor y por ser el más económico.
2) VERDADERA
En un corto circuito hay una intensa liberación de energía debido al efecto Joule en el conductor.
3) VERDADERA
El cobre al ser usado como conductor no podría ser usado como fusible, si se quiere usar como fusible tendrá que ser más delgado que el conductor.
4) FALSA
Los fusibles en su mayoría se fabrican de plomo debido a su bajo punto de fusión, para que cumpla su objetivo de protección.
5) VERDADERA
Los artefactos electrodomésticos se conectan en paralelo para poder maniobrarlos independientemente y además tiene una tensión definida.
6) FALSA
La resistencia interna de un amperímetro es muy pequeña y algunos casos es casi despreciable (R0) y no puede ser del mismo orden del resistor más pequeño del circuito porque éste puede ser muy grande.
7) FALSA
El valor de la resistencia interna de un voltímetro es muy grande y no puede ser del mismo orden del resistor más grande del circuito porque éste puede ser pequeño.
8) VERDADERA
Efectivamente el amperímetro siempre debe insertarse en serie.
Rpta. : "A"
PREGUNTA 30 :
Un amperímetro es un instrumento utilizado para medir la intensidad de corriente transportada en un conductor. Para medir una intensidad de corriente I mayor que la permitida por la escala del amperímetro I₀, se conecta una resistencia Rd en paralelo con el amperímetro, tal como se muestra en la figura. Si disponemos de un amperímetro que puede medir una intensidad de corriente máxima I₀= 10 mA y tiene una resistencia interna r = 9,9 Ω, determine cuál será la resistencia Rd que tenemos que conectar para medir una corriente máxima de I = 1 A.
A) 1,00 Ω
B) 0,01 Ω
C) 10,0 Ω
D) 0,10 Ω
E) 2,0 Ω
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "D"
PREGUNTA 31 :
En el circuito mostrado, la intensidad de corriente eléctrica en cada batería, en Amperios, es:
A) 44/45; 23/45
B) 43/45; 26/45
C) 32/45; 28/45
D) 43/45; 28/45
E) 44/45; 26/45
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "E"
PREGUNTA 32 :
En el circuito mostrado, todas las resistencias son iguales a 3Ω. Por la batería de 12V fluye 3A de corriente eléctrica. Calcule, en V, la fuerza electromotriz de la segunda batería (ξ).
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "C"
PREGUNTA 33 :
Un estudiante quiere utilizar una lámpara a pilas, pero solo dispone de una batería de 12 V. Las especificaciones de la lámpara indican que la tensión para su funcionamiento es de 4,5 V y la potencia eléctrica utilizada en su desempeño es de 2,25 W. Para que la lámpara pueda ser conectada a una batería de 12 V, será necesario colocar una resistencia eléctrica, en serie, de aproximadamente
A) 45 Ω.
B) 15 Ω.
C) 60 Ω.
D) 25 Ω.
E) 35 Ω.
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "B"
PREGUNTA 34 :
Un material cuya resistencia eléctrica no es constante, sino que depende de la temperatura y de la diferencia de potencial a la cual está sometido, se llama material no óhmico; tal es el caso del filamento de un bulbo incandescente. Sobre la base de esta información, halle la razón entre la mayor y la menor corriente que conduce un filamento, si su resistencia es igual a 20 Ω cuando está frío (25 °C) y 100 Ω cuando está caliente y que, además, soporta una diferencia de potencial ∆V de 120 V.
A) 3,5
B) 4,5
C) 5,0
D) 4,0
E) 6,0
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "C"
PREGUNTA 35 :
En el circuito de la figura
el valor de ε para que la corriente que pasa por la resistencia de 6 Ω sea 1 es
A) 4 V.
B) 12 V.
C) 2 V.
D) 6 V.
E) 8 V.
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "A"
PREGUNTA 36 :
En el circuito mostrado, calcule aproximadamente, en A, la corriente que fluye través de la resistencia R, que es igual a 5 Ω.
A) 0,27
B) 0,17
C) 0,47
D) 0,57
E) 0,77
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "E"
PREGUNTA 37 :
En el circuito que se muestra, determine la magnitud de la resistencia r, de modo que la resistencia equivalente entre a y b sea igual a r/2.
A) 20
B) 5
C) 10
D) 15
E) 25
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "A"
PREGUNTA 38 :
En el circuito mostrado en la figura (1) se anula la resistencia de 25 y a continuación se conecta una resistencia R [figura (2)]. Determina la magnitud de la resistencia R en la figura (2), para que la intensidad de la corriente que fluye por la resistencia de 100 no varíe.
a) 10
b) 4
c) 20
d) 12
e) 8
RESOLUCIÓN :
.png)
Rpta. : "B"
PREGUNTA 39 :
El circuito de la figura consiste de cinco hilos conductores idénticos. Si dos hilos conductores similares se adicionan, como es mostrado por las líneas a trazos, entonces la relación de la resistencia del circuito final a la resistencia del circuito inicial es
A) 7/5
B) 3/5
C) 7/3
D) 5/3
E) 5/7
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "B"
PRIMERA PRACTICA
PREGUNTA 1 :
¿Qué cantidad de electrones debe atravesar la sección recta de un conductor para formar una corriente de 1 A?
A) 1 electrón/s.
B) 10⁶ electrones/s.
C) 6,25×10¹⁸ electrones/s.
D) 1,6×10¹⁹ electrones/s
E) 6,023×10²³ electrones/s.
Rpta. : "D"
PREGUNTA 2 :
Calcula el número de electrones que pasan a través de una resistencia de cuatro Ohmios en un tiempo de diez minutos sabiendo que la intensidad de corriente es igual a cinco amperios.
A) 16,75×10²³
B) 18,75×10²¹
C) 10,75×10²³
D) 8,7×10²²
E) 4,7×10²⁰
Rpta. : "B"
PREGUNTA 3 :
Si la longitud de un alambre de resistencia “R” es triplicada y el diámetro de su sección transversal es reducido a la mitad, su nueva resistencia será:
A) R
B) 3R
C) 3R/4
D) 6R
E) 12R
Rpta. : "E"
PREGUNTA 4 :
La resistividad del aluminio es 2×10−⁶Ω.m. ¿Cuál será su potencia disipada cuando un alambre de 5m de longitud y 2cm² de sección transversal es sometido a una diferencia de potencial de 400 voltios (en vatios).
A) 20
B) 200
C) 2×10⁵
D) 2000×10⁵
E) 2000
Rpta. : "A"
PREGUNTA 5 :
Un alambre tiene una resistencia eléctrica de 9 ohmios si se alarga hasta triplicar su longitud permaneciendo constante su permitividad eléctrica y su área. Determina la nueva resistencia eléctrica en ohmios.
A) 27|
B) 101
C) 141
D) 81
E) 71
Rpta. : "A"
PREGUNTA 6 :
¿Cuántos Joules disipa una resistencia de 60 ohmios, cuando por ella circulan 90 Coulomb durante una hora?
A) 135
B) 105
C) 85
D) 55
E) 35
Rpta. : "A"
PREGUNTA 7 :
Un alambre de cobre (ρ=1,7×10−⁸Ω.m) de 24m de longitud tiene una sección recta de 8×10−⁶ m². Halla la resistencia de este alambre.
A) 0,041Ω
B) 0,051Ω
C) 0,061Ω
D) 0,071Ω
E) 0,081Ω
Rpta. : "B"
PREGUNTA 8 :
La resistencia de un alambre es de 4Ω, si el alambre es estirado uniformemente hasta que se duplica su longitud, halla su nueva resistencia.
A) 1Ω
B) 2Ω
C) 4Ω
D) 8Ω
E) 16Ω
Rpta. : "D"
PREGUNTA 9 :
Una calculadora consume una corriente de 0,3 A y tiene una resistencia interna de 20Ω. ¿Cuánto calor se genera en 10 minutos?
A) 1000 J
B) 1040 J
C) 1080 J
D) 1120 J
E) 1160 J
Rpta. : "C"
PREGUNTA 10 :
Un aparato eléctrico de 40W está diseñado para un voltaje de 120V. ¿Qué potencia disipará si se le aplica una tensión de 90V?
A) 14,5W
B) 16,5W
C) 18,5W
D) 20,5W
E) 22,5W
Rpta. : "E"
PREGUNTA 11 :
Determina el número de resistencias de 160Ω cada una que se deben conectar en paralelo, de modo que circule una corriente de 5 A por una línea conectada a una fuente de 100 V.
A) 3
B) 5
C) 4
D) 8
E) 9
Rpta. : "D"
PREGUNTA 12 :
¿Cuál es la resistencia en ohmios de un conductor que disipa 4000 W cuando se le aplica una diferencia de potencial de 20V entre sus extremos?
A) 0,1Ω
B) 0,2Ω
C) 0,3Ω
D) 0,4Ω
E) 0,5Ω
Rpta. : "A"
PREGUNTA 13 :
Para una resistencia de cobre de 20Ω pasa una corriente de 5A. Encontrar el calor desarrollado en 30 segundos.
A) 3000cal
B) 3200cal
C) 3400cal
D) 3600cal
E) 3800cal
Rpta. : "D"
PREGUNTA 14 :
Respecto a las siguientes proposiciones podemos afirmar:
I. Un amperímetro ideal tiene resistencia infinitamente pequeña.
II. Un voltímetro ideal no disipa energía
III. Si se conecta un voltímetro ideal en serie con un amperímetro ideal: circulará corriente por el amperímetro, en un circuito activo.
A) FVF
B) FVV
C) FFV
D) VFF
E) VFV
Rpta. : "E"
PREGUNTA 15 :
Usando grafito en polvo se moldea una resistencia de 2Ω, en forma de paralelepípedo cuya base es un cuadrado. Si la misma cantidad de grafito se moldea también en forma de paralelepípedo, pero con una base cuadrada cuya área es el 25% de la anterior, ¿cuál será su resistencia?
A) 30Ω
B) 32Ω
C) 34Ω
D) 36Ω
E) 38Ω
Rpta. : "B"
PREGUNTA 16 :
Halla la resistencia interna de un generador cuya f.e.m. es de 120V y da una diferencia potencial de 100V cuando se le suministra una corriente de 20 A
A) 0,25Ω
B) 0,5Ω
C) 0,8Ω
D) 1Ω
E) 1,5Ω
Rpta. : "D"
PREGUNTA 17 :
¿Cuántos electrones pasan por la sección recta transversal de un conductor durante 1s, sabiendo que en él circula una corriente de 8A?
A) 5×10−¹⁸
B) 5×10¹⁹
C) 0,5×10¹⁹
D) 5×10¹⁸
Rpta. : "B"
PREGUNTA 18 :
Dos resistencias en serie de 3Ω y 6Ω se conectan a una pila de f.e.m. 30V y de resistencia interna 1V. ¿Cuál es la corriente que pasa por la pila?
A) 1A
B) 2A
C) 3A
D) 4A
E) 5A
Rpta. : "C"
PREGUNTA 19 :
En el problema anterior, si la conexión se hace en paralelo. ¿Qué corriente pasa por la pila?
A) 10A
B) 20A
C) 30A
D) 40ª
E) 50A
Rpta. : "A"
PREGUNTA 20 :
Un generador de f.e.m 100 V y de resistencia interna 2Ω alimenta una resistencia de 12Ω y un motor de resistencia interna de 1Ω. La intensidad es de 5A. Determina la f.e.m del motor.
A) 20V
B) 25V
C) 30V
D) 35V
E) 40V
Rpta. : "A"
PREGUNTA 21 :
Una fuente de tensión de 40V tiene una resistencia interna de 1Ω, ¿qué calor se genera en la fuente en 5 s, si conectamos una resistencia de 4Ω a sus bornes?
A) 320 J
B) 330 J
C) 340 J
D) 350 J
E) 360 J
Rpta. : "A"
PREGUNTA 22 :
En el problema anterior, halla el calor que se genera en todo el circuito en dicho tiempo t=5 s.
A) 1000 J
B) 1200 J
C) 1400 J
D) 1600 J
E) 1800 J
Rpta. : "D"
PREGUNTA 23 :
Dos lámparas, cada una de 40W y 120 V, se usan como resistencia en un circuito. Si lámparas se conectan en serie. ¿Cuál es la potencia del conjunto?
A) 20W
B) 40W
C) 60W
D) 80W
E) 100W
Rpta. : "A"
PREGUNTA 24 :
Calcula el número de electrones que pasan por una sección transversal de un alambre de 0,3 A durante 16s.
A) 3×10¹⁹e
B) 5×10¹⁹e
C) 15×10¹⁹e
D) 10×10¹⁹e
E) 4×10¹⁹e
Rpta. : "A"
PREGUNTA 25 :
Al conectar a un toma corriente de 220v una plancha se obtiene una corriente de 8 A, si la plancha fue conectada a 110v. ¿Qué corriente circularía por ella?
A) 2A
B) 4A
C) 3A
D) 8A
E) 6A
Rpta. : "B"
PREGUNTA 26 :
En una instalación eléctrica se cambia una resistencia de 12Ω fabricada con un alambre de níquel de longitud L y área de sección transversal “S” por otro alambre de igual longitud y sección. La nueva resistencia será de:
Pni = 0,12Ωmm²/m
Pconstantan = 0,5Ωmm²/m
A) 12Ω
B) 24Ω
C) 26Ω
D) 50Ω
E) 58Ω
Rpta. : "D"
