CORRIENTE ELÉCTRICA EJERCICIOS RESUELTOS PDF
La 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.
La intensidad de corriente eléctrica es la cantidad de carga que pasa por la sección recta de un conductor en la unidad de tiempo.
I=q/t
Unidad : Ampere (A)
EJEMPLO :
Si por la sección recta de un conductor pasa una carga de 18C cada 9s. Calcular la intensidad de corriente.
RESOLUCIÓN :
I=q/t ⇒ I=18/9⇒ I=2A
PREGUNTA 1 :
La corriente eléctrica en un conductor metálico se debe a que:
A) Existen cargas eléctricas positivas y negativas en movimiento dentro del conductor.
B) Existen electrones libres que se mueven aleatoriamente dentro del conductor.
C) Un campo eléctrico pone en movimiento las cargas eléctricas positivas y negativas en el conductor.
D) Un campo eléctrico arrastra a los electrones en el conductor.
E) Una pila genera cargas eléctricas en el conductor.
RESOLUCIÓN :
La corriente eléctrica en un conductor metálico se debe a la acción de una diferencia de potencial entre los extremos del conductor, la cual origina un campo eléctrico interno que desplaza a los electrones libres en el conductor.
PREGUNTA 2 :
Acerca de los conductores metálicos, indique la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones.
I) La corriente eléctrica, la constituyen los electrones de valencia.
II) La corriente eléctrica aparece debido a la existencia de un campo eléctrico en el interior del conductor.
III) Cumplen con la «Ley de Ohm.»
A) VVF
B) VFV
C) FVV
D) FFV
E) VVV
RESOLUCIÓN :
I) VERDADERA
La corriente eléctrica la constituyen los electrones libres o de valencia; estos electrones se encuentran en el último nivel del átomo de un metal, y pueden ser arrastrados fácilmente ante un campo eléctrico en el interior del conductor.
II)VERDADERA
Cuando un conductor se conecta a los terminales de una batería; en el interior del conductor se produce un campo eléctrico, el cual arrastra a los electrones libres (se produce corriente eléctrica).
III)VERDADERA
La mayoría de los conductores metálicos, son conductores ohmicos (cumplen con la Ley de Ohm).
Rpta. : "E"
PREGUNTA 3 :
Indicar verdadero (V) o falso (F).
I)La corriente eléctrica en un conductor metálico se debe al movimiento orientado de los electrones libres.
II) El sentido convencional de la corriente eléctrica es de la zona de mayor a menor potencial eléctrico.
III) La resistencia eléctrica en un conductor metálico es directamente proporcional a la longitud.
A) VVF
B) FFV
C) VFF
D) VVV
E) FFF
RESOLUCIÓN :
I) Verdadero, la corriente eléctrica, se manifiesta en un conductor metálico, debido a una diferencia de potencial, que establece un campo eléctrico que orienta los electrones de menor a mayor potencial. (siendo real de la corriente eléctrica).
II) Verdadero, el sentido convencional de la corriente eléctrica, se basa en considerar que la corriente eléctrica es debido al movimiento orientado de portadores de carga positivas que son orientados de mayor a menor potencial.
III) Verdadero, la resistencia eléctrica es una magnitud que nos expresa cuanta oposición manifiesta un cuerpo al paso de la corriente eléctrica y en un conductor metálico se cumple: «R» D.P. «L». La resistencia es directamente proporcional a la longitud del conductor.
Rpta. : "D"
PREGUNTA 4 :
Sobre el concepto de dependencia de la densidad de corriente (J) con el campo eléctrico (E) indique las proposiciones verdaderas (V) o falsas (F).
I) La Ley de Ohm describe de modo general que J es directamente proporcional a E.
II) Los buenos conductores eléctricos suelen ser buenos conductores del calor.
III) La resistividad de todas las sustancias aumenta al aumentar la temperatura.
A) FFV
B) VVF
C) FVF
D) FFV
E) FVV
Rpta. : "B"
PREGUNTA 5 :
Determine la intensidad de corriente eléctrica en un alambre de oro si en 30s pasa por una sección recta una cantidad de carga de 210C.
A) 1A
B) 7A
C) 10A
D) 21A
E) 3A
PREGUNTA 6 :
Determine la cantidad de carga que pasa en 2 min por una sección recta si se conoce que la intensidad de corriente en el conductor es 1,5A.
A) 1,5C
B) 15C
C) 3C
D)120C
E) 180C
PREGUNTA 7 :
Por el filamento de un foco pasa corriente eléctrica de intensidad 1A. Determine en qué tiempo pasa por una sección recta una cantidad de carga eléctrica de 25C.
A) 1s
B) 2s
C) 25s
D) 50s
E) 75s
PREGUNTA 8 :
Por el resistor de una plancha eléctrica circula una corriente eléctrica de 1,2A. Determinar la cantidad de carga que pasa por la sección recta del resistor en 10 min.
A) 12C
B) 120C
C) 72C
D) 720C
E) 7200C
PREGUNTA 9 :
Por un conductor pasa una carga de 2C en un tiempo de 40s, determine la intensidad de corriente que atraviesa dicho conductor.
a) 5 A
b) 0,2 A
c) 0,5 A
d) 0,02 A
e) 0,05 A
PREGUNTA 10 :
Indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda, respecto a la corriente eléctrica.
I) En los metales esta dada por el movimiento de los electrones.
II) En los gases está dada por el movimiento de los iones.
III) En los líquidos está dada por el movimiento de los protones.
a) VVV
b) FFV
c) VVF
d) VFV
e) VFF
PREGUNTA 11 :
Por un alambre circula una corriente de 0,04 A. Determine la cantidad de carga eléctrica que atraviesa dicho cable en 1 minuto.
a) 24 C
b) 2,4 C
c) 0,24 C
d) 48 C
e) 4,8 C
PREGUNTA 12 :
Un conductor tiene una resistencia de 25Ω y se conecta a una diferencia de potencial de 150 V. Determine la intensidad de corriente eléctrica que pasa por el conductor.
a) 9A
b) 12 A
c) 15 A
d) 6 A
e) 3 A
PREGUNTA 13 :
En un circuito de la placa de una computadora se detecta que en 10s. pasan 10¹⁸ electrones por una de sus secciones rectas del conductor. Determinar la intensidad de corriente eléctrica. .
A) 0,1A
B) 0,16A
C) 1,6A
D) 0,016A
E) 3,2A
PREGUNTA 14 :
Respecto a la intensidad de corriente eléctrica, que proposiciones son verdaderas:
I) Es la cantidad de carga que atraviesa la sección transversal de un conductor en cada unidad de tiempo.
II) Su unidad es el ampere (A).
III)Su sentido es el mismo que el movimiento de los electrones.
a) VFF
b) FVV
c) VVF
d) VFV
e) VVV
PREGUNTA 15 :
Un foco de 15Ω se conecta a una batería de 12V. Determine la intensidad de corriente eléctrica que pasa por dicho foco.
a) 0,6 A
b) 1,2 A
c) 1,6 A
d) 1,5 A
e) 0,8 A
PREGUNTA 16 :
Un conductor tiene una resistencia de 30Ω, ¿a qué voltaje se debe conectar para que circule por él una corriente de 2,5 A?
a) 90 V
b) 75 V
c) 150 V
d) 45 V
e) 120 V
PREGUNTA 17 :
Indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda:
I) El movimiento de las cargas eléctricas que conforman la corriente eléctrica se debe a la presencia de un campo eléctrico.
II) Los electrones se desplazan en el mismo sentido que el campo eléctrico.
III) En los metales el movimiento de los protones forman la corriente eléctrica
a) VFV
b) FVV
c) VVV
d) FFV
e) VFF
PREGUNTA 18 :
Si por un foco circula una intensidad de corriente eléctrica de 1,5A , durante 20 minutos, hallar la cantidad de carga eléctrica que pasó por el foco.
a) 30 C
b) 180 C
c) 120 C
d) 1800 C
e) 300 C
PREGUNTA 19 :
Completar adecuadamente: La resistencia eléctrica es la ………… que ofrecen ciertos materiales al paso de la …………… eléctrica. Su unidad es el ………..
A) oposición - fuerza - ampere
B) oposición - corriente - ampere
C) facilidad - corriente - ohm
D) oposición - fuerza - ohm
E) oposición - corriente - ohm
PREGUNTA 20 :
La intensidad de corriente que se estableció en un conductor metálico es de 240mA. Suponiendo que esta corriente se mantiene durante media hora, calcular la cantidad de carga eléctrica que atravesó la sección recta del conductor.
a) 232 C
b) 332 C
c) 432 C
d) 532 C
e) 632 C
PREGUNTA 21 :
Por un calentador eléctrico pasaron 4200C en 4 minutos, hallar la intensidad de corriente eléctrica que circula por el calentador.
a) 17,5 A
b) 1,5 A
c) 1,75 A
d) 1050 A
e) 300 A
CORRIENTE ELÉCTRICA
La corriente eléctrica consiste en aquel flujo o oscilaciones orientadas de portadores de carga eléctrica dentro de un cuerpo por influencia de un campo eléctrico externo que a su vez es originado por una diferencia de potencial.
NATURALEZA DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
En un conductor metálico, los electrones se mueven en forma desordenada, no tienen ninguna dirección y sentido definido, sin embargo en promedio el número de electrones que se desplazan en un sentido es igual al número de electrones que se desplazan en sentido contrario, con lo cual el movimiento neto es nulo, con ello concluimos que el flujo neto de electrones es cero.
Un radio, un televisor, un foco necesitan corriente eléctrica para funcionar; sin embargo, cada uno de ellos requiere una cantidad diferente de corriente, por ello es necesario medir la corriente eléctrica.
Convencionalmente se considera que las cargas móviles son las positivas; luego, el flujo de cargas sería del extremo de mayor potencial (+) hacia el otro extremo de menor potencial (–). Este sentido se usará en adelante.
Para generar corriente eléctrica en un conductor, los bordes del conductor deben de estar sometidos a una diferencia de potencial diferente de cero, lo cual se consigue conectando el conductor a una fuente de voltaje (batería, pila, generador eléctrico, etc.)
FUENTE DE VOLTAJE
Es aquel dispositivo que genera una diferencia de potencial entre los terminales de un circuito de tal manera que permite establecer un campo eléctrico dentro del circuito para «arrastrar» a los portadores de carga eléctrica. El trabajo que realiza la fuente por unidad de carga eléctrica, se denota: fuerza electromotriz (f.e.m.).
Las fuentes de voltaje tienen por función transformar algún tipo de energía en energía eléctrica (flujo de portadores), dicha función puede originarse en una reacción química (electrólisis), una radiación electromagnética (efecto fotoeléctrico), emisión termoiónica e inducción electromagnética, etc.
INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA (I)
Es aquella magnitud escalar que mide la rapidez con que fluye la carga eléctrica a través de la sección recta de un conductor.
Matemáticamente, la intensidad de corriente eléctrica depende de cómo trabaja la fuente de voltaje.
Cuando se origina una corriente eléctrica en un conductor, a través de su sección transversal pasa cierta cantidad de carga, la cual depende de que tan intenso es el campo eléctrico o grande sea la diferencia de potencial aplicada: por ello, para caracterizar la corriente eléctrica se define una magnitud escalar denominada intensidad de corriente eléctrica (I) .
La intensidad de corriente eléctrica (I) mide la rapidez con la cual se transporta cierta cantidad de carga por la sección transversal de un conductor.
CORRIENTE ALTERNA (C.A.)
Se realiza cuando las cargas eléctricas se desplazan cambiando periódicamente de sentido, esto se debe a que el campo eléctrico cambia de sentido con cierta frecuencia, producto del cambio frecuente de la diferencia de potencial ; por ejemplo , la corriente que generalmente usamos en casa.
CORRIENTE CONTINUA (C.C.)
Se realiza cuando las cargas eléctricas se desplazan en un solo sentido, debido a que el campo eléctrico permanece constante ya que su diferencia de potencial es invariable. Es generada por las pilas, las baterías, acumuladores, etc.
Cada año mueren muchas personas por efecto de la corriente. Si tocamos una lámpara defectuosa, el paso de la corriente depende del voltaje y de la resistencia de nuestro cuerpo.
SENTIDO DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA SENTIDO REAL
En un conductor sólido, los electrones se desplazan del polo negativo (potencial menor) al polo positivo (potencial mayor) oponiéndose al campo eléctrico
SENTIDO CONVENCIONAL
Para esto asumiremos que quienes se mueven en un conductor sólido son las cargas positivas. En un conductor sólido, las cargas positivas se desplazan del polo positivo (potencial mayor) al polo negativo (potencial menor).
En el mismo sentido que el campo eléctrico.
De ahora en adelante el sentido de la corriente que se tomará en cuenta será el convencional.
El sentido de la corriente eléctrica depende del tipo de material, la fase, la temperatura y el tipo de fuente de voltaje.
EN LOS METALES CONOCIDOS
Los portadores de carga que definen la corriente eléctrica son los electrones libres, los cuales orientan su desplazamiento contra el campo eléctrico externo aplicado (tal como se planteó en electrostática); sin embargo, por tradición, por simplicidad de reconocimiento, por convención, asumiremos que la corriente eléctrica se debe al flujo de portadores de carga eléctrica positiva, los cuales se desplazarían en la dirección del campo eléctrico externo desde la zona de mayor potencial hacia la zona de menor potencial eléctrico.
Note usted que el movimiento de un electrón libre hacia la izquierda sería equivalente al movimiento de un ion positivo hacia la derecha. Si estuviéramos frente a una fuente de corriente continua, la corriente convencional a través del conductor metálico sería desde el polo positivo (mayor potencial eléctrico) de la fuente hacia el polo negativo.
EN LOS GASES
Podemos citar el caso de un tubo fluorescente que contiene gas noble e inerte en reemplazo del oxígeno que es extraído para retardar la fusión de los filamentos de tungsteno. Como sabemos, los gases inertes no reaccionan químicamente dada la estabilidad electrónica hasta su capa más externa; sin embargo, al ser expuestos a cierta temperatura o disparados por electrones provenientes de los filamentos, las moléculas gaseosas se ionizan desprendiendo electrones o adhiriéndose a ellos.
Normalmente, estos tubos fluorescentes funcionan con corriente alterna (intensidad y sentido variable en el tiempo), por lo tanto el flujo de iones es alternado hacia uno y otro extremo del tubo:
DESCRIPCIÓN
☛ El arrancador es un elemento bimetálico cuya función es incrementar aproximadamente el 20% de la diferencia de potencial o voltaje VAB en el momento de encendido para así calentar lo suficientemente rápido al gas y se torne conductor, entonces, en ese momento el arrancador se «abre» y el gas ionizado cierra el circuito.
☛ El reactor viene a ser un inductor (enrollado de alambre en núcleo de hierro) y tiene como objetivo, mantener el voltaje de alimentación evitando así el enfriamiento del gas.
☛ En consecuencia, cuando funciona el circuito anterior, dentro del tubo fluorescente hay flujo de portadores positivos y negativos.
EN LOS LÍQUIDOS
Es un caso ampliamente descrito en Electroquímica y está relacionado con las celdas electrolíticas donde se desarrollan reacciones químicas reversibles con el debido flujo de electrones e iones que suelen concentrarse en terminales o electrodos metálicos constituyendo así a las baterías o acumuladores.
Un caso muy importante es del agua común o impura que conduce la corriente eléctrica con gran afinidad a través de nuestro cuerpo; sin embargo, al destilarse o purificarse se convierte en un aislante o dieléctrico, por lo tanto ya no conduce.
Como usted puede notar, la corriente eléctrica en cada sustancia depende de su estructura atómica y molecular así como de los factores externos tales como la temperatura y la presión; todos estos elementos se conjugan entre sí definiendo una mayor o menor facilidad de conducción eléctrica. De esto, decidimos caracterizar a cada cuerpo por su resistencia eléctrica.
VELOCIDAD DE DERIVA O DE ARRASTRE
Cuando accionamos el interruptor de encendido y el circuito se cierra, parece que la bombilla comienza a brillar de inmediato y por eso podemos pensar que la corriente tiene una gran velocidad para llegar inmediatamente al foco. Pero no es así porque los electrones libres se encuentran en todo el conductor y en el filamento del foco; lo que se establece rápidamente en el conductor es el campo eléctrico de la fuente que arrastrará a los electrones libres.
El campo acelera los electrones libres en dirección paralela a las líneas del campo, pero antes de tener una velocidad apreciable los electrones se topan con los iones metálicos anclados a su paso y transfieren parte de su energía cinética a estos.
Al analizar con más detalle el flujo de cargas, se puede encontrar casos en los que éste no es uniforme en toda la sección transversal del conductor. Por ello surge la necesidad de caracterizar a través de una magnitud el flujo de cargas en una determinada área en la que este sea uniforme; esta magnitud se denomina densidad de corriente.
DENSIDAD DE CORRIENTE
La magnitud física vectorial que nos determina el sentido de la corriente eléctrica en distintos puntos de la superficie del conductor se llama densidad de corriente .
El vector densidad de corriente tiene el mismo sentido convencional de la corriente eléctrica en los metales; el módulo de la densidad de la corriente continua (C.C.) es igual en cualquier punto de la sección transversal «𝔸» del conductor y se define de la siguiente manera :
Si el flujo de cargas por el área de la sección transversal del conductor no es uniforme, se puede elegir una parte tan pequeña de área (∆𝔸) , de modo que el flujo de cargas por ella se puede considerar uniforme.