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UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA FACULTAD DE TECNOLOGÍA INFORMÁTICA ELECTROMAGNETISMO ESTADO SÓLIDO I UNIDAD II PROFESORES VALLHONRAT, CARLOS JORGE CINGOLANI, ENRIQUE ANTONIO ALUMNOS CENTURION, PAOLA FERNANDEZ, GASTÓN RUFFIN, GUSTAVO SAVIGNONE, ESTEBAN COMISIÓN: 4 K SEDE: CENTRO TURNO: NOCHE -2014- UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Materia: Proferores: Vallhonrat, Carlos Jorge; Electromagnetismo Estado Sólido I Cingolani, Enrique Antonio Alumnos: Centurión, Paola; Fernandez, Gastón; Ruffin, Gustavo; Savignone Esteban Sede: Centro Comisión: 4º K Turno: Noche Fecha 8/9/2017 Año: 2017 Versión 1.0 Unidad II Aislantes y conductores. La corriente eléctrica. Intensidad de corriente. Tensión eléctrica y potencial eléctrico. Resistencia. Resistividad. Ley de Ohm. Circuitos eléctricos. Conexiones en serie y paralelo. Redes. Leyes de Kirchhoff. Flujos de energía en un circuito eléctrico. Potencia eléctrica. Transporte de energía. 1. Partiendo del hecho de que en una lámpara incandescente el brillo aumenta con la intensidad de corriente, resuelva: a. Numere las doce lamparitas siguientes en orden creciente de brillo. Sugerencia: resuelva primero para cada circuito, luego compare los diferentes circuitos entre sí. + + + Rta a): b. De las siguientes cuatro lamparitas indique si todas brillan y su brillo relativo. c. Explique sus razonamientos. Página 1 de 14 UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Materia: Proferores: Vallhonrat, Carlos Jorge; Electromagnetismo Estado Sólido I Cingolani, Enrique Antonio Alumnos: Centurión, Paola; Fernandez, Gastón; Ruffin, Gustavo; Savignone Esteban Sede: Centro Comisión: 4º K Turno: Noche Fecha 8/9/2017 Año: 2017 Unidad II Versión 1.0 Rta punto 1-b y 2: 2. En los circuitos anteriores indique el sentido de circulación de la corriente y el sentido de circulación de los electrones. Identifique los puntos de los circuitos con potencial eléctrico máximo y mínimo. 4. Por un conductor de cobre y otro de hierro, que tienen la misma longitud y diámetro, circula la misma corriente I. a. Expresar la relación entre las caídas de potencial de un conductor respecto al otro. Rta: para poder comparar las caídas de potencial, tengo que saber la resistividad de cada material: Pcobre = 1.7 x 10 -8 Ùm Phierro = 9.71 x 10 -8 Ùm Si la longitud y el diámetro son iguales, se deduce que las resistencias serán: Rcobre < Rhierro Página 2 de 14 UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Materia: Proferores: Vallhonrat, Carlos Jorge; Electromagnetismo Estado Sólido I Cingolani, Enrique Antonio Alumnos: Centurión, Paola; Fernandez, Gastón; Ruffin, Gustavo; Savignone Esteban Sede: Centro Comisión: 4º K Turno: Noche Fecha 8/9/2017 Año: 2017 Unidad II Versión 1.0 Como estipula la Ley de Joule, se perderá mayor energía potencial cuando mayor sea la resistencia. Si aplicamos la Ley de Ohm para encontrar la caída de potencial: V=IxR Cuando menor sea R, V también lo será. Entonces, también se deduce que al tener el cobre menor resistencia que el hierro, el cobre es mejor conductor que el hierro. b. Ídem para la intensidad de campo eléctrico. Rta: Aplicando la Ley de Ohm, la intensidad de corriente va a tener que ser mayor cuando el material del conductor sea hierro para tener la misma tensión que un conductor de cobre. c. Dibujar ambos circuitos y representar la variación de E y V a lo largo de los mismos . 5. Discuta: a. La potencia disipada como energía térmica en un conductor es directamente proporcional a la resistencia del mismo. b. Idem pero inversamente proporcional. c. Las dos afirmaciones anteriores son falsas. d. Las dos son ciertas. Las dos son ciertas P = V x I reemplazando según Ley de Ohm (I = V / R) obtenemos: P = V2 / R Página 3 de 14 UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Materia: Proferores: Vallhonrat, Carlos Jorge; Electromagnetismo Estado Sólido I Cingolani, Enrique Antonio Alumnos: Centurión, Paola; Fernandez, Gastón; Ruffin, Gustavo; Savignone Esteban Sede: Centro Comisión: 4º K Turno: Noche Año: 2017 Unidad II Fecha 8/9/2017 Versión 1.0 P = I2 x R 9. Determine las resistencias equivalentes entre los puntos a y b (3 circuitos): a. Página 4 de 14 UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Materia: Proferores: Vallhonrat, Carlos Jorge; Electromagnetismo Estado Sólido I Cingolani, Enrique Antonio Alumnos: Centurión, Paola; Fernandez, Gastón; Ruffin, Gustavo; Savignone Esteban Sede: Centro Comisión: 4º K Unidad II Turno: Noche Fecha 8/9/2017 Año: 2017 Versión 1.0 b. Página 5 de 14 UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Materia: Proferores: Vallhonrat, Carlos Jorge; Electromagnetismo Estado Sólido I Cingolani, Enrique Antonio Alumnos: Centurión, Paola; Fernandez, Gastón; Ruffin, Gustavo; Savignone Esteban Sede: Centro Comisión: 4º K Unidad II Turno: Noche Fecha 8/9/2017 Año: 2017 Versión 1.0 c. Página 6 de 14 UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Materia: Proferores: Vallhonrat, Carlos Jorge; Electromagnetismo Estado Sólido I Cingolani, Enrique Antonio Alumnos: Centurión, Paola; Fernandez, Gastón; Ruffin, Gustavo; Savignone Esteban Sede: Centro Comisión: 4º K Turno: Noche Unidad II 12. Fecha 8/9/2017 Año: 2017 Versión 1.0 En el circuito de la figura: a. Si la tensión entre a y b es de 10V, calcular la intensidad de corriente y la diferencia de potencial en cada resistencia. b. ¿Cuál de todas las resistencias disipa mayor potencia? a) Primero que nada, calculamos la Resistencia Equivalente entre los puntos a y b: Página 7 de 14 UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Materia: Proferores: Vallhonrat, Carlos Jorge; Electromagnetismo Estado Sólido I Cingolani, Enrique Antonio Alumnos: Centurión, Paola; Fernandez, Gastón; Ruffin, Gustavo; Savignone Esteban Sede: Centro Comisión: 4º K Turno: Noche Unidad II Fecha 8/9/2017 Año: 2017 Versión 1.0 Luego sabemos que la tensión entre a y b es de 10 V. Entonces podemos calcular la Intensidad Total del Circuito: ITotal 10V 10V ITotat ITotal 2.44 A REq 4.097 Luego calculamos la diferencia de potencial para cada resistencia aplicando la fórmula: VRx IxRx b) Como se puede ver, la resistencia R1 de 6 Ohms es la que tiene mayor potencia (7.14 V). Página 8 de 14 UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Materia: Proferores: Vallhonrat, Carlos Jorge; Electromagnetismo Estado Sólido I Cingolani, Enrique Antonio Alumnos: Centurión, Paola; Fernandez, Gastón; Ruffin, Gustavo; Savignone Esteban Sede: Centro Comisión: 4º K Turno: Noche Año: 2017 Unidad II 14. Fecha 8/9/2017 Versión 1.0 En el circuito de la figura R1 = 400 Ω, R2 = 600 Ω, R3 = 300 Ω, V = 12 V. Se pide hallar: a. b. ¿Qué valor tiene la resistencia Rx, si se sabe que el amperímetro indica una intensidad de corriente de 0 A? ¿Cómo se modifica el resultado si se cambia la tensión de la fuente? a. El enunciado indica que la tensión (diferencia de potencial) entre los puntos B y C es 0, por lo tanto la tensión desde el punto A al punto B es igual a la tensión entre el punto A al punto C. R2 y R3 están en serie, al igual que R1 y Rx. Partimos de I1 x R2 = I2 x R1 y I1 x R3 = I2 x Rx Entonces: I1 x R2 = I2 x R1 → I2 = I1 x R2 / R1 Reemplazamos: I2 x R2 / R1 x Rx = I1 x R3 → Rx = R3 x R1 / R2 = 200Ω b. Como vimos en el punto a, la tensión no es un dato relevante, por lo tanto, su variación no afecta el resultado. Página 9 de 14 UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Materia: Proferores: Vallhonrat, Carlos Jorge; Electromagnetismo Estado Sólido I Cingolani, Enrique Antonio Alumnos: Centurión, Paola; Fernandez, Gastón; Ruffin, Gustavo; Savignone Esteban Sede: Centro Comisión: 4º K Unidad II Turno: Noche Fecha 8/9/2017 Año: 2017 Versión 1.0 17. En el circuito de abajo no se conoce la parte grisada. Calcular las intensidades de corriente en todas las ramas y la lectura del instrumento en blanco. Malla I) -5.I – 2.I +4 – 2 = 0 -7.I + 2 = 0 I = 2/7 mA Malla II) -1.I1 + 20 – 0,5.I1 – 3 = 0 -1,5.I1 + 17 = 0 I1 = 17/1,5 mA I1 = 11,33 mA I2 = I + I1 I2 = 2/7 + 11,33 I2 = 11,61 mA V? = 1kOhm x 11,33 mA – 3V V? = 14,33V 18. En los circuitos esquematizados más abajo, indique cuál será la lectura en el voltímetro, cuando se toca con la punta libre en cada uno de los sectores indicados. Página 10 de 14 UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Materia: Proferores: Vallhonrat, Carlos Jorge; Electromagnetismo Estado Sólido I Cingolani, Enrique Antonio Alumnos: Centurión, Paola; Fernandez, Gastón; Ruffin, Gustavo; Savignone Esteban Sede: Centro Comisión: 4º K Turno: Noche Fecha 8/9/2017 Año: 2017 Versión 1.0 Unidad II Compruebe su predicción en el simulador. Circuito I Circuito II Repita el ejercicio con el circuito II, cambiando la tensión de una de las baterías a 8V. Rt(resistencia total) = 0,6 + 1 + 0,4 Rt = 2 KOhm It(Intensidad total) = Vt / Rt It= 10V / 2KOhm It = 5mA Circuito I) (a-b) V?= 10v (a-c) 10V – 0,6 . 5 + V? = 0 10V-3+V? = 0 V? = -7V (a-d) 10V – 1,6.5 + V? =0 10V -8V + V?=0 V? = -2V (a-e) 10V – 2.5 + V?=0 10V – 10 V + V?=0 V? = 0 Circuito II) Rt(resistencia total) = 0,6 + 1 + 0,4 Rt = 2 KOhm Página 11 de 14 UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Materia: Proferores: Vallhonrat, Carlos Jorge; Electromagnetismo Estado Sólido I Cingolani, Enrique Antonio Alumnos: Centurión, Paola; Fernandez, Gastón; Ruffin, Gustavo; Savignone Esteban Sede: Centro Comisión: 4º K Unidad II Turno: Noche Fecha 8/9/2017 Año: 2017 Versión 1.0 It(Intensidad total) = Vt / Rt It= (10V-10V) / 2KOhm It = 0mA (a-b) V?= 10v (a-c) V?= 10v (a-d) V?= 10v (a-e) V?= 10v Circuito II con la segunda batería en 8V) It(Intensidad total) = Vt / Rt It= (10V-8V) / 2KOhm It = 1mA (a-b) V?= 10v (a-c) 10V – 0,6 . 1 + V? = 0 V? = -9.4V (a-d) 10V – 1,6.1 + V? =0 10V -1.6V + V?=0 V? = -8.4V (a-e) 10V – 2.1 + V?=0 10V – 2 V + V?=0 V? = -8V Página 12 de 14 UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Materia: Proferores: Vallhonrat, Carlos Jorge; Electromagnetismo Estado Sólido I Cingolani, Enrique Antonio Alumnos: Centurión, Paola; Fernandez, Gastón; Ruffin, Gustavo; Savignone Esteban Sede: Centro Comisión: 4º K Turno: Noche Unidad II Fecha 8/9/2017 Año: 2017 Versión 1.0 21. Escriba el sistema de ecuaciones que modeliza y permite resolver el siguiente circuito: Se dibujan en forma arbitraria los sentidos de las corrientes al comienzo, luego si el resultado de las intensidades resultara negativo, significaría que el sentido seria opuesto al elegido arbitrariamente del comienzo. Sistema de ecuaciones según la 2da Ley de Kirchhoff : Malla I) V1 = R2.I1 + R4(I1-I2) + R3(I1-I3) V1 = R2.I1 + R4.I1 – R4.I2 + R3.I1 – R3.I3 V1 = (R2.I1 + R4.I1 + R3.I1) R4.I2 – R3.I3 Primera ecuación Malla II) V2 = R4(I2 – I1) + R6.I2 V2 = R4.I2 – R4.I1 + R6.I2 V2 = (R4.I2 + R6.I2) – R4.I1 Segunda ecuación Malla III) -V2 = R5.I3 + R3(I3 – I1) -V2 = R5.I3 +R3.I3 – R3.I1 -V2 = (R5.I3 +R3.I3) – R3.I1 Tercera ecuación Página 13 de 14