TALLER CORRIENTE ELECTRICA, RESISTENCIA Y FUERZA ELECTROMOTRIZ
que provoca calentamiento por rozamiento a nivel atómico.
PREGUNTAS DE ANALISIS 1. Dos alam alambre bres s de cobre cobre de disti distinto ntos s diámet diámetros ros se unen por los extremos. Si una corriente fluye por la combinación de alambres, ¿qué sucede con los electrones cuando se mueven del alambre de mayor diámetro al alambre de meno menorr diám diámet etro ro? ? Su rapi rapide de de deri deriva va,, ¿aum ¿aumen enta ta,, dism dismin inuy uye e o perm perman anec ece e sin sin cambio cambio? ? Si la veloci velocidad dad de deriva deriva cambia cambia,, ¿cuál ¿cuál es la fuera fuera que ori!in ori!ina a el cambio cambio? ? "xplique su raonamiento.
corriente disminuye cuando los electrones fuyen a través del conductor de menor diámetro, ya que la corriente eléctrica es la cantidad de carga que atraviesa una área en un tiempo determinado, así, la corriente depende del área, la velocidad y cantidad de electrones. La corriente I a través de un área A depende de la concentración y la carga q de los portadores de carga, así como de la magnitud de su velocidad de deriva v. la uerza que origina el cambio, es la uerza electromotriz.
'. (n alam alambr bre e cili cilind ndro ro tien tiene e un radi radio o r y una una lon!itud )l* si tanto r como l se duplican, la resistencia en el alambre. +umenta Disminuye o se modifica • • •
Rta. La
#. $a corri corrien ente te ocasi ocasiona ona que que la temper temperat atur ura a de un resist resistor or real real se incre incremen mente. te. ¿%or ¿%or qué? qué? ¿&ué efecto tiene el calentamiento sobre la resistencia? "xplique.
Rta. La corriente eléctrica fuye con electrones que cocan inelásticamente con los iones o electrones del conductor, así en resistencias se debe a que el paso de los electrones !corriente" por el material es #restringido# lo
-ta / $a duplicación del radio 0ace el área + sea cuatro cuatro veces veces mayor. mayor. %or lo que la ecuación -p )l2+* , indica que la resistencia disminuye.
3. (til (tilic ice e la teor4 teor4a a atóm atómic ica a de la mater materia ia para para explicar ¿por qué la resistencia de un material se incre ncrem ment enta conf confor orm me aumen umenta ta su temperatura? 5. ¿De qué for forma cam cambia bia la resi esisten stenc cia del del cobre y del silicio en función de temperatura? ¿%or qué est estos dos dos mater ateriiales ales tien tienen en comportamientos diferentes?
6. ¿&ué ¿&ué influ influen enci cia a permi permite te que la corr corrie ient nte e en un cond conduc ucto torr en forma orma de flu7 flu7o, o, de un potencial menor o uno mayor? mayor?
8. &ue &ue si!ni si!nifi fica ca que en una una bater4 bater4a a de lint linter erna na com9n com9n ten!a ten!a una fuera fuera electr electromo omotri tri de 1.5v?
:. ¿Deb ¿Debid ido o a que que fenó fenóme meno no f4sic f4sico o la corri corrien ente te que que fluy fluye e en un circ circui uito to cerr cerrad ado, o, no se des!aste?
;. ¿%orque una bombilla casi siempre se funde en el momento de encender la lu, y rara ve mientras ya está encendido?
A =
1 4
πD
2
−¿
= D =2.05∗10− m; cargaen ele ¿ −¿=+ e =1060∗10− C 3
∅
19
1<. $os electrones en un circuito eléctrico pasan a través de un resistor. "l alambre a ambos lados del resistor tienen el mismo diámetro.
e I =
a* •
•
¿=ómo es la rapide que deriva de los electrones antes que entren al resistor, en comparación con la rapide que tienen al salir de este? explique su raonamiento. ¿=ómo es la ener!4a potencial de un electrón antes de entrar en el resistor, en comparación con la que tiene después de salir del resistor?
Q e
b*
J = c*
'.
Q → I =n|q|VdA t
•
b* im
¿
28
(5.2∗10
I nqA
∗10− A − − m 3 )( 1.60∗10 C )( π ( 1.3∗10 2
8.75
19
−6 m
Vd =1.78∗10
s
#. (na corriente de 5.<< + corre a través de un alambre de cobre de calibre 1# )diámetro, #.<5 mm* y de una bombilla. "l cobre tiene :.5' 1<#: e> libres por metro c9bico. a* ¿=uántos e> pasan por la bombilla cada se!undo? b* ¿=uál es la densidad de corriente en el alambre? c * ¿=on qué rapide un e> com9n pasa por cualquier punto dado del alambre?
6
2
/ (π D )
1 4
Vd =
=1.51∗10 A / m 2
J m =1.11∗10−4 nq s
%lata =obre
3. Supon!a la resistencia del alambre es de 1.<5 o0m a #
Q 420 C = =8.75∗10−2 A t 80 ( 60 S )
I =n|q|VdA→Vd =
I
"n un experimento llevado a cabo a temperatura ambiente, una corriente de <,38 + fluye por un cable que tiene #.#;mm de diámetro. "ncuentre la ma!nitud del campo eléctrico en el cable si este está 0ec0o de
•
=onocemos que n5,:1<># m' @q@ 1.6<1< >1# a*
I =
19
Q= IT =5.00 C N ° dee ¿
1. (n alambre de plata contiene 5.:x 1028 e> libres por metro cubico, transfiere una car!a de 3#< =, en :< min. +lambre de #,6 mm a) =uál es la corriente en el alambre? b) =uál es la ma!nitud de la velocidad de derivada de e> del alambre?
I =
Q t
−¿ es = 3.12∗10
PROBLEMAS.
Tenemos
¿
3
temperatura del alambre es de 5
5. (n calentador de inmersión debe aumentar la temperatura a 1.<5 B! de a!ua de 1
8. "l circuito que se ilustra tiene # baterias, cada una con un fem y resistencia interna, y dos resitencias, determine a* $a corriente del circuito b* olta7e terminal ab de la bater4a 16 c* $a diferencia de potencial ac del punto con respecto a =
a*
ε = IR → I =
ε =0.47 a R
b*
Vab=Va −Vb=15.2 V
c*
Vac =11.0 V
:. =onsidere el circuito que se ilustra "l volta7e terminal de la bater4a de #1.# . determine a* resistencia interna de la bater4a. /* la resistencia -
6. (n alambre de aluminio con un diámetro, de <,1<< mm tiene aplicado en toda su lon!itud un campo eléctrico uniforme de <.# 2m. la
Vr =ε −Vab r = 0.700 omnios Va=21.2 → R = 5.30 omnios a*
;.
"l circuito que se muestra, tiene una resistencia de 5 o0m. Se constituye por otro de resistencia -. cuando se 0ace neto, se conecta un volt4metro ideal a través de las puntas b y c cuya lectura de 1.; . calcule a* la corriente en el circuito. /* la resistencia -
bc1.; → I =
Vbc =0.21 A Rbc
∑ ε=∑ IR R=26.1 omnios 1<. Se conecta una bombilla de #5.< a través de las terminales de una bater4a de 1#.< que tiene una resistencia interna de '.5< . ¿&ué
porcenta7e de la potencia de la bater4a se disipa a través de la resistencia interna, por lo que no está disponible por la bombillo.
