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11 Imanes y corrientes eléctricas
P R O B L E M A S
D E
S Í N T E S I S
11.27 Señala las ventajas de la utilización de un electroimán sobre un imán natural.
Un electroimán puede producir un campo magnético mucho más intenso que un imán natural. Además, el campo magnético de un
electroimán puede regularse (intensidad y polaridad) controlando la corriente eléctrica que circula por él.
11.28 Dibuja las líneas de fuerza del campo magnético en el interior de estos elementos.
a) Un solenoide.
b) Un electroimán.
a)
I
b)
I
Como se ve en los dibujos, el núcleo de hierro del electroimán hace que las líneas de fuerza estén más apretadas, es decir, que el campo magnético sea más intenso.
11.29 Describe el funcionamiento del circuito de la
figura que representa un timbre eléctrico.
Al apretar el pulsador, la corriente eléctrica circula por el electroimán, que atrae la lámina metálica; esta golpea entonces la campana. Pero al moverse el extremo de la lámina, se abre el contacto eléctrico, por lo que cesa el paso de corriente por el electroimán
y este deja de atraer la lámina.
Entonces, esta vuelve a su posición inicial y cierra de nuevo el
circuito.
El proceso se repite dando lugar a repetidos golpes sobre la
campana.
Lámina
metálica
flexible
Electroimán
Hierro
Contacto
eléctrico
Pulsador
Campana
11.30 Un conductor rectilíneo se encuentra en un circuito. Diseña una experiencia que, utilizando una aguja
imantada, permita saber si pasa corriente por él.
Se toma una aguja imantada y se suspende por su parte central de un hilo, de forma que pueda girar libremente. Si al acercar la aguja imantada al conductor, esta se desvía, puede afirmarse que circula una corriente por el conductor.
11.31 Indica la opción incorrecta.
El amperímetro del circuito de la figura detecta el paso de la corriente eléctrica:
a) Si no se mueven la bobina ni la espira.
b) Si se aleja la espira y permanece fija la bobina.
c) Si se aleja la bobina y permanece fija la espira.
d) Si se aproximan la espira y la bobina.
La opción incorrecta es la a). Si no se mueven la bobina ni la espira, no hay variación en las condiciones magnéticas del circuito y el
amperímetro no detecta el paso de la corriente eléctrica. En todos los demás casos circula corriente por el circuito.
11 Imanes y corrientes eléctricas
11.32 Un circuito está alimentado por una pila de 12 V y circula por él una corriente de 150 mA.
a) Determina la carga eléctrica que atraviesa la pila cada minuto.
b) Calcula la energía aportada por la pila en ese tiempo.
a) Intensidad de la corriente eléctrica: I 150 mA 0,15 A
Carga que pasa por la pila durante 1 minuto (60 s): q I t 0,15 (A) 60 (s) 9 C
b) Energía E q 12 (V) 9 (C) 108 J
11.33 Describe cómo funciona un motor eléctrico. ¿Qué transformación energética se produce en su interior?
Un motor eléctrico consiste básicamente en una bobina que puede girar, situada entre los polos de un imán. Cuando circula una
corriente por la bobina, esta genera un campo magnético cuyos polos son atraídos por los polos opuestos del imán. Por tanto, la
espira gira y su movimiento se aprovecha para realizar un trabajo mecánico. El motor transforma la energía eléctrica en energía
mecánica.
11.34 Una minicentral hidroeléctrica tiene una potencia de 50 kW. La tensión de salida del alternador es
10 000 V.
a) Halla la energía eléctrica suministrada por la central a la red de alta tensión durante una hora de funcionamiento.
b) Calcula la intensidad de la corriente eléctrica a la salida del alternador.
a) Energía: P t 50 (kW) 1 (h) 50 kW h
P
50 103 (W)
b) I 5 A
V
10 000 (V)
11.35 ¿Dónde se producen menos transformaciones entre la fuente de energía primaria y la final, en una central hidroeléctrica o en una central termoeléctrica?
En una central hidroeléctrica, ya que las turbinas son movidas directamente por el agua; en una central termoeléctrica, la energía química de los combustibles se transforma previamente en energía cinética del agua o del vapor para mover las turbinas.
11.36 La resistencia del cuerpo humano es de unos 50 k⍀ si la piel está completamente seca, y de 1 k⍀ si
está mojada.
Calcula la intensidad de la corriente que atravesaría una persona si sufriera una descarga de 220 V.
a) Con la piel seca.
b) Con la piel mojada.
c) ¿Y si en los apartados anteriores el choque eléctrico se debe a una tensión de 10 000 V?
V
220
a) I 0,0044 A 4,4 mA
R
50 000
V
220
b) I 0,22 A 220 mA
R
1 000
V
10 000
c) I 0,2 A 200 mA
R
50 000
V
10 000
I 10 A
R
1 000
11 Imanes y corrientes eléctricas
11.37 La clavija de conexión de una lavadora está en mal estado y sus bornes están en cortocircuito. Cuando
se enchufe la clavija a una toma de corriente:
a) ¿Qué resistencia va a presentar la lavadora al paso de la corriente?
b) ¿Qué corriente va a suministrar entonces la red?
c) Indica qué daños puede ocasionar esta situación y qué dispositivo de protección los previene.
a) Al estar los bornes en contacto, la resistencia que presenta la lavadora al paso de la corriente es prácticamente nula.
b) En consecuencia, al aplicar el potencial de la red, el valor de intensidad de la corriente será muy elevado.
c) Al ser el valor de la intensidad de corriente muy elevado, se producirá por efecto Joule una gran disipación calorífica con riesgo de
incendio. Estos daños se pueden prevenir con un fusible o con un pequeño interruptor automático que corte el paso de la corriente en cuanto esta supere un determinado valor.
11.38 Señala las semejanzas y las diferencias entre alternadores y pilas.
Tanto los alternadores como las pilas son generadores eléctricos. Las pilas son generadores de corriente continua, y los alternadores
son generadores de corriente alterna. Los alternadores convierten energía mecánica en energía eléctrica, y las pilas convierten energía
química en energía eléctrica.