Capítulo 27 1. A menudo menudo los artíc artículo ulos s period periodíst ístico icos s conti contiene enen n afrmac afrmacion iones es como como la siguie siguiente nte:: “pasar “pasaron on 10 000 volts de electr electrici icida dad d a través través del cuerpo cuerpo de la víctima”. ¿ué es lo incorrecto en esta !rase" R= Voltaje es una medida de diferencia de potencial y no actual. "Oleada" implica un ujo, y solo carga en coulumbs, puede uir través de un sistema. También También sera correcto decir !ue la vctima llev a una determinada corriente, en amperios. 2. ¿Cu#les son los !actores $ue a!ectan la resistencia de un conductor" R=#e R=#eom ometr etra a y resi resist sten enci cia. a. $ su ve%, ve%, la resis resisti tivi vida dad d del del ma mate teri rial al depende de la temperatura. %. &os alam'res alam'res A ( ) con secciones transversale transversales s circular circulares es ela'orado ela'orados s del mismo metal tienen iguales longitudes* pero la resistencia del alam're A es tres veces ma(or $ue la del alam're ). i+ ¿Cu#l es la relaci,n del #rea de secci,n transversal de A a la de )" a+ -* '+ %* c+ 1% 1%** d+ 1* e+ 11% 1 1%** !+ 1%* g+ 1-* /+ ninguna de estas respuestas necesariamente es verdadera. ii+ ¿Cu#l ¿Cu#l es la relac relaci,n i,n de los radios radios de A al de )" lia entre entre las mismas mismas posi'ilidades. R= i& f& ii& e& . 3n alam're met#lico de resistencia R es cortado en tres pie4as iguales $ue después se tren4an lado a lado para !ormar un nuevo ca'le con una longitud igual a un tercio la longitud original. ¿Cu#l es la resistencia de este nuevo alam're" a+ R27* b& R'(* c+ R%* d+ R, e+ %R, !+ -R, g+ 27R. 5. Al duplicar la di!erencia de potencial aplicada a cierto conductor* se o'serva $ue la corriente aumenta en un !actor igual a tres. ¿ué puede deducir del conductor" R= )l conductor no sigue la ley de O*m y debe tener una resistencia !ue depende de la temperatura o lo m+s probable dependiente de la corriente. 6. 3tilice la teoría at,mica de la materia para eplicar por $ué la resistencia de un material se incrementa con!orme aumenta su temperatura. R= a amp mpli litu tud d de las las vibr vibrac acio ion nes atm tmica cas s au aume ment nta a con con la temperatura. os +tomos pueden dispersarse de los electrones m+s e-ciente. 7. 3n alam'r alam're e de metal ,/mico ,/mico es portad portador or de corrient corriente e ( tiene tiene un #rea #rea de secci,n transversal $ue a partir de un etremo del alam're gradualmente se vuelve m#s pe$ue8a. 9a corriente corriente tiene el mismo valor para cada secci,n secci,n del alam'r alam're* e* así $ue la carga carga no se acumula acumula en algn algn punto punto.. i+ ¿C,mo varía varía la rapide4 de arrastre a lo largo del alam're con!orme el #rea se vuelve m#s pe$ue8a" a+ Aumenta. '+ &isminu(e. c+ ;ermanece constante. ii+ ¿C,mo varía
la resistencia por unidad de longitud a lo largo del alam're con!orme el #rea se vuelve m#s pe$ue8a" lia entre las mismas posi'ilidades. R= i& $umenta ii& $umenta <. ¿&e $ué !orma cam'ia la resistencia del co're ( del silicio en !unci,n de la temperatura" ¿;or $ué estos dos materiales tienen comportamientos di!erentes" R= a resistencia del sobre aumenta con la temperatura, mientras la resistencia del silicio disminuye con el aumento de la temperatura. os electrones de conduccin se dispersan m+s por +tomos !ue vibran
cuando el cobre se calienta. ortadores de carga !ue aumenta la densidad de silicio como los aumentos de temperatura y m+s electrones atmicos son promovidos para convertirse en electrones de conduccin . -. &urante el intervalo de tiempo después de $ue se aplica una di!erencia de potencial entre los etremos de un alam're* ¿$ué ocurriría con la velocidad de arrastre de los electrones en un alam're ( a la corriente en el alam're* si los electrones pudieran moverse li'remente sin resistencia a través del alam're" R= )n un metal normal, supongamos !ue podramos avan%ar a un lmite de cero resistencia alargando el tiempo promedio entre colisiones. )l modelo cl+sico de conduccin entonces sugiere !ue una constante tensin causara una aceleracin constante de los electrones libres. a velocidad de deriva y la corriente aumentara sostenidamente en el tiempo. /o es la situacin prevista en la pregunta, pero realmente podemos cambiar a cero resistencia mediante la sustitucin de un cable superconductor del metal normal. )n este caso la velocidad de corriente de los electrones es establecida por las vibraciones de los atomos. 10. =i las cargas circulan mu( lentamente a través de un metal* ¿por $ué no es necesario $ue pasen /oras para $ue se encienda una lu4 cuando usted activa el interruptor" R= or!ue *ay muc*os electrones en el conductor, 0alrededor de 12345 electrones'm6& el promedio de velocidad de carga es muy lento. 7uando conectas un cable a un potencial diferente, se establece un campo eléctrico en el cable casi instant+neamente. 11. 3n alam're met#lico ( cilíndrico a temperatura am'iente conduce corriente eléctrica entre sus etremos. 3n etremo est# a un potencial >A 50 >* ( el otro a un potencial >) 0 >. Clasif$ue las siguientes acciones en términos del cam'io $ue cada uno produciría por separado en la corriente* del ma(or aumento a la ma(or disminuci,n. n su clasifcaci,n* se8ale cual$uier caso de igualdad. a+ Considere >A 150 > con >) 0 >. '+ ?aga >A 150 > con >) 100 >. c+ Auste >A para triplicar la potencia con $ue el alam're convierte la energía eléctricamente transmitida en energía interna. d+ &upli$ue el radio del alam're. e+ &upli$ue la longitud del alam're. !+ &upli$ue la temperatura Celsius del alam're. g+ Cam'ie el material a un aislador. R= d 8 a 8 c 8 b 8 f 8 e 8 g.
12. &os conductores /ec/os del mismo material son conectados a través de la misma di!erencia de potencial. l conductor A tiene el do'le de di#metro ( el do'le de longitud $ue el conductor ). ¿Cu#l es la relaci,n de la potencia entregada a A* a la potencia entregada a )" a+ %2* '+ 16* c+ <* d+ * e& 4* !+ 1* g+ 12* /+ 1 . 1%. &os alam'res conductores A ( )* con la misma longitud ( radio* son conectados a la misma di!erencia de potencial. l conductor A tiene el do'le de resistividad del conductor ). ¿Cu#l es la relaci,n de la potencia entregada a A* a la potencia entregada a )" a+ * '+ 2* c+ 12* d+ 1* e+ 112 * !+ 12* g+ 1* /+ ninguna de estas respuestas necesariamente es correcta. R= f& 1. &os !ocos !uncionan a partir de 120 >. 3no tiene una potencia de 25 @ ( la otra de 100 @. i+ ¿Cu#l !oco tiene ma(or resistencia" a+ l !oco dé'il de 25 @. '+ 9a 'rillante l#mpara de 100 @. c+ Am'as tienen la misma. ii+ ¿Cu#l !oco conduce m#s corriente" lia entre las mismas posi'ilidades. R= i& a 0a& 9ebe de tener una resistencia m+s alta para !ue se lleve menos corriente. ii& a 0b& leva m+s corriente 15. 9as 'aterías de los autom,viles est#n especifcadas en ampere/ora. ¿sta in!ormaci,n designa a+ la corriente* '+ la potencia* c+ la energía* d+ la carga* o e+ el potencial $ue se puede o'tener de la 'atería" B :n amperio;*ora 01 7's&06 <22 s& = 6 <22 coulumbs. a clasi-cacin de amperios;*ora es la cantidad de carga !ue la batera puede levantar aun!ue su diferencia de potencial nominal. Respuesta es 0d&. a carga 16. =i tuviera $ue dise8ar un calentador eléctrico utili4ando alam're de nicromo como elemento cale!actor* ¿$ué par#metros del alam're de'en modifcarse para cumplir con una potencia de salida específca* como por eemplo 1000 @" R= )legir el voltaje de la fuente de alimentacin !ue se utili%a para conducir el calentador. $l calcular la resistencia, conocer la resistividad del material, elegir una combinacin de longitud del alambre y la super-cie transversal para *acer. e deber+ pagar menos material, dependiendo de la distancia el cable tendr+ menos +rea de la super-cie a irradiar la energa y se fundir+ le resistencia
Capítulo 2< 1. ¿9a direcci,n de la corriente en una 'atería siempre es de la terminal negativa a la positiva" pli$ue. R= eg>n el modelo convencional la energa se despla%a del lado positivo al negativo, pero en el caso del modelo electrnico la
corriente va en direccin del polo negativo al positivo, debido a !ue los electrones tienen carga negativa. 2. Cierta 'atería tiene alguna resistencia interna. i+ ¿9a di!erencia de potencial a través de las terminales de una 'atería puede ser igual a su !em" a+ Do. '+ =í* si la 'atería a'sor'e energía mediante transmisi,n eléctrica. c+ =í* si m#s de un alam're se conecta a cada terminal. d+ =í* si la corriente en la 'atería es cero. e+ =í* no se re$uieren condiciones especiales. ii+ ¿l voltae entre las terminales puede superar la !em" lia su respuesta entre las mismas posi'ilidades. R= i& d& ii& b& %. &adas tres l#mparas ( una 'atería* di'ue tantos circuitos eléctricos di!erentes como pueda.
. Cuando los resistores est#n conectados en serie* ¿cu#l de los siguientes conceptos sería el mismo para cada resistor" lia las respuestas correctas. a+ &i!erencia de potencial* b& corriente* c+ potencia entregada* d& carga entrante* e+ ninguna de estas respuestas. 5. Cuando los resistores* con di!erentes resistencias* est#n conectados en paralelo* ¿cu#l de los siguientes conceptos sería el mismo para cada resistor" lia las respuestas correctas. a& 9iferencia de potencial* '+ corriente* c+ potencia entregada* d+ carga entrante* e+ ninguna de estas respuestas. 6. ¿;or $ué las aves pueden posarse so're los ca'les de alto voltae sin $ue se electrocuten" R= ?ay esencialmente diferencia cero en potencial entre los pies del p+jaro . )ntonces pasa una corriente insigni-cante por el ave. a resistencia a través del cuerpo de las aves entre sus pies es muc*o mayor !ue la resistencia a través del cable entre los mismos dos puntos.
7. ¿9os !aros de un autom,vil est#n alam'rados a+ en serie uno con otro , b& en paralelo* c+ ni en serie ni en paralelo o d+ es imposi'le de decir" <. 3n estudiante afrma $ue el segundo de dos !ocos en serie es menos 'rillante $ue el primero* (a $ue éste consume parte de la corriente. ¿ué respondería a esta afrmaci,n"
R= Responder a su pregunta con un desafo. i el estudiante est+ buscando en un diagrama, proporcionar los materiales para construir el circuito. i usted est+ buscando en un circuito donde la segunda bombilla es m+s débil, obtener el estudiante ambos y intercambiarlos. -. ¿3n circuito ca'leado con un interruptor autom#tico est# protegido* a& en serie con el dispositivo* '+ en paralelo* c+ ni en serie ni en paralelo* o d+ es imposi'le decirlo" 10. n el circuito $ue se muestra en la f gura ;2<.10* cada 'atería entrega energía al circuito mediante transmisi,n eléctrica. Eodos los resistores tienen igual resistencia. i+ Clasif$ue los potenciales eléctricos en los puntos a* b* c* d* e* f * g ( h de ma(or a menor* ( note cual$uier caso de igualdad en la clasifcaci,n. ii+ Clasif$ue las magnitudes de las corrientes en los mismos puntos* de ma(or a menor* ( anote cual$uier caso de igualdad. R= i& a 8 d 8 b = c = e 8 f = g = *. ii& e = f 8 g = a = b 8 * = d = c. 11. 3n circuito en serie est# constituido por tres !ocos idénticos conectados a una 'atería* como se muestra en la fgura ;2<.11. Cuando el interruptor = se cierra* ¿$ué le sucede i+ a la intensidad luminosa del !oco )* a+ aumenta* '+ decrece un poco* c+ no /a( cam'io* d+ cae a cero. ii+ ¿ué le sucede a la intensidad luminosa del !oco C" a+ lia entre las mismas posi'ilidades. iii+ ¿ué sucede con la corriente en la 'atería" lia entre las mismas posi'ilidades. iv+ ¿ué le sucede a la di!erencia de potencial a través del !oco A" v+ ¿ué le sucede a la di!erencia de potencial a través del !oco C" vi+ ¿ué sucede con la potencia total entregada a los !ocos por la 'atería" lia en cada caso entre las mismas posi'ilidades de a+ a d+. R= 0i& a&. 0ii& d&. 0iii& a&. 0iv& a&. 0v& d&. 0vi& a&. 12. F 3n circuito consiste en tres !ocos idénticos conectados a una 'atería $ue tiene alguna resistencia interna* como en la f gura ;2<.12. l interruptor =* originalmente a'ierto* se cierra. i+ ¿ué ocurre después con la 'rillante4 del !oco )" a+ Aumenta. '+ &isminu(e un poco. c+ Do cam'ia. d+ Cae a cero. Gii+ ¿ué sucede con la 'rillante4 del !oco C" lia entre las mismas posi'ilidades. iii+ ¿ué sucede con la corriente en la 'atería" lia entre las mismas posi'ilidades. iv+ ¿ué ocurre con la di!erencia de potencial a través del !oco A" v+ ¿ué ocurre con la di!erencia de potencial a través del !oco C" vi+ ¿ué ocurre con la potencia total entregada a los !ocos por la 'atería" lia en cada caso entre las mismas posi'ilidades* de la a+ a la d+. R= 0i& b&. 0ii& a&. 0iii& a&. 0iv& b&. 0v& a&. 0vi& a&. 1%. 3n centro de es$uí est# constituido por unas pocas telesillas ( varios descensos interconectados al costado de una monta8a* con una posada /asta a'ao. stas telesillas son semeantes a las 'aterías ( los descensos a los resistores. &escri'a la !orma en $ue dos descensos pueden $uedar en serie. &escri'a la !orma en $ue tres descensos pueden $uedar en paralelo. ?aga un di'uo de la uni,n de una telesilla ( dos descensos. nun cie la regla de la uni,n de Hirc//oI aplicada a los centros de es$uí. Besulta $ue una de las es$uiadoras lleva un altímetro de paracaidista. lla nunca utili4a el mismo conunto de telesillas ( descensos dos veces* pero a pesar de ello* sigue
pasando al lado de usted en la posici,n f a desde donde usted est# tra'aando. nuncie la regla de las espiras de Hirc//oI para los centros de es$uí.
R= )l n>mero de es!uiadores !ue entran en cual!uier unin debe ser igual a la n>mero de es!uiadores !ue lo dejan. )l total de cambio en la altitud debe ser cero para cual!uier es!uiador completando una trayectoria cerrada.
1. Con 'ase en la f gura ;2<.1* descri'a $ué le ocurre al !oco después de $ue se cierra el interruptor. =uponga $ue el capacitor tiene una gran capacitancia ( est# inicialmente descargado* ( $ue la l#mpara se ilumina si se le conecta directamente a las terminales de la 'atería. R= La bombilla encenderá inmediatamente después de cerrar el circuito, al trascurso del tiempo su luz se ira atenuando, hasta fnalmente apagarse, esto es, cuando el capacitor llega a su carga máxima y la corriente del circuito es cero. 15. ;ara $ue su a'uela pueda escuc/ar su msica !avorita* le lleva su radio de 'ur, al /ospital donde se encuentra internada. A/í le eigen $ue el radio sea pro'ado por personal de mantenimiento para compro'ar $ue es eléctricamente seguro. Al ver $ue una de las perillas tiene un potencial de 120 >* no se le permite llevar el radio al cuarto de su a'uela. lla se $uea ( dice $ue /a tenido ese radio por a8os ( $ue nadie /a reci'ido am#s una descarga. Do o'stante tiene $ue comprar un radio nuevo de pl#stico. ¿sto es usto" ¿=er# el vieo radio igual de seguro cuando esté de regreso en la rec#mara de su a'uela" R= El personal de mantenimiento está en lo correcto. La abuela podría recibir una descarga con una dierencia de potencial de !"#. En los hospitales suelen haber campos eléctricos, si accidentalmente se toca la radio y alg$n otro ob%eto como el marco metálico de la cama puede ocurrir una descarga. En la casa de la abuela nadie recibi& una descarga eléctrica ya 'ue no existían campos eléctricos o conductores conectados a cero (olts. 16. ¿Cu#l es la ventaa del !uncionamiento a 120 > en comparaci,n con el !uncionamiento a 20 >" ¿Cu#les son las desventaas" R= #enta%a) Las líneas de !"# son más seguras 'ue las líneas de !*"#. El aislamiento en líneas de !"# puede ser más delgado 'ue en las de !*"#.
