FÍSICA II - TEMA 13 CIRCUITOS ELÉCTRICOS

FUENTE DE VOLTAJE (Fuente de energía)

• Dispositivo que transforma algún tipo de energía y suministra una diferencia de potencial para generar corriente eléctrica.

Notación:[pic 1]

FUERZA ELECTROMOTRIZ (f.e.m  ó  ε)

• Magnitud física escalar.
• Se define como el trabajo o energía (W) necesaria para conducir o mover una unidad de carga (Q) del polo negativo al polo positivo.

[pic 2]

[pic 3]

[pic 4]

• ε: fuerza electromotriz         (V: Voltio)
• W: trabajo                 (J: Joule)
• Q: carga eléctrica                (C: Coulomb)

TEOREMA DE LA TRAYECTORIA:

• Cuando una carga de prueba q atraviesa la fuente de energía (FEM) experimenta un aumento de potencial igual a: +ε al pasar de (– a +) y experimenta una disminución de potencial igual a: -ε al pasar de (+ a –).

CAÍDA DE TENSIÓN

• Cuando los portadores de carga atraviesan los resistores experimentan una disminución en su potencial eléctrico; es decir los resistores son elementos consumidores de energía eléctrica.

CIRCUITO ELÉCTRICO

• Trayectoria cerrada que recorren de forma continua los portadores de carga eléctrica. Presenta dos partes una interna constituido por la pila o batería (fuente de energía o fuente de voltaje) y una externa que está formado por todo lo que se conecta a los terminales de la pila (resistores, interruptores, instrumentos de medición, etc.)

• Asociación de resistencias:

En serie:

R1           R2        R3        RN

[pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

En paralelo:

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

• CASO 1: Para dos resistencias

[pic 13][pic 14]

• CASO 2: Para resistencias iguales

Si [pic 15] entonces    [pic 16][pic 17]

Potencia eléctrica (P):

[pic 18][pic 19]

Energía eléctrica (W):

[pic 20][pic 21]

Efecto Joule:

• Ley de Joule – Lenz: (equivalente eléctrico del calor)

Q = 0,24 W[pic 22]

• Q: calor (cal: caloría)
• W: energía eléctrica (J: Joule)
• P: potencia eléctrica (W: Watt)

Nota: El suministro de energía eléctrica se mide en kW-h.

Resistencia interna (r)

• Fuente ideal:  r = 0                 Fuente real:  r ≠ 0[pic 23]

[pic 24]                [pic 25]

APARATOS DE MEDIDA

• Amperímetro (A): instrumento que permite determinar la medida de la intensidad de corriente que circula por la rama que se conecta en serie. Presenta una resistencia interna muy pequeña y en un caso ideal “amperímetro ideal”, se desprecia (resistencia nula: r = 0 Ω).
• Voltímetro (V): instrumento que permite determinar la medida del voltaje entre los puntos a los cuales se conecta en paralelo. Presenta una resistencia interna muy grande y en un caso ideal “voltímetro ideal”, se considera infinita (r = ∞)
• Ohmetro: instrumento para medir la resistencia y se instala en serie.
• Vatímetro: instrumento para medir la potencia en vatios.

LEYES DE KIRCHHOFF

• Segunda ley: de los voltajes ó de las mallas

Se basa en el Principio de Conservación de la Energía, y dice que: “La suma algebraica de todos los voltajes tomados en una dirección determinada, alrededor de una malla es igual a cero”.

Malla: Trayectoria cerrada en un circuito eléctrico.

∑ V = 0    ⇒   [pic 26]

Para determinar la diferencia de potencial entre dos puntos se suele utilizar:

[pic 27]

NIVEL I

1. En un hogar cerca de nuestra prestigiosa Academia Preuniversitaria “IMPULSO” – Jaén, están funcionando simultáneamente una plancha de ropa de 1250w, una tostadora de pan de 750w y dos TVs de 100w cada uno. Calcular la intensidad de corriente eléctrica total en amperios.

a) 1                b) 5                c) 7,5

d) 10                e) 12,5

1. En el circuito eléctrico mostrado encuentre la lectura que el amperímetro ideal indica.

a) 1A[pic 28]

b) 2A

c) 3A

d) 4A

e) 5A

1. Calcular el incremento de temperatura en °C en el alambre de cobre, del embobinado de un motor si su resistencia antes de empezar a trabajar es de 80Ω y después de trabajar 4h continuas su resistencia es de 120Ω. Si el coeficiente de dilatación lineal del cobre es 3,9 x 10-3 °C-1.

a) 112,3                b) 119,2                c) 128,2

d) 132,8                e) 134,5

1. A continuación, se muestra parte de un circuito complejo, por el cual pasa una intensidad de corriente de 2 amperios; determine la diferencia de potencial entre A y B, en voltios.

[pic 29]

a) 40                 b) 45                 c) 50

d) 55                 e) 60

1. En el circuito dado, calcular la intensidad de corriente eléctrica que circula por la resistencia mayor, en Amperios

[pic 30]

a) 9                b) 6                c) 3

d) 2                 e) 4

1. Calcular el costo de funcionamiento de una lámpara que durante 24h está conectada a una fuente de 100 voltios y absorbe una corriente de 5 A. Sabiendo que el precio de cada kW –h es S/0.07.

a) S/0.50                 b) S/0.60        c) S/0.84

d) S/0.70                e) S/0.24

1. Una lámpara incandescente tiene las siguientes especificaciones: 300W, 200V. Si se conecta a una fuente de 100V, la potencia disipada será:

a) 50                 b) 75                c) 90

d) 65                e) 80

1. Determine la corriente en Amperios que circula por la resistencia de 3 ohmios.[pic 31]

a) 1,5

b) 2,5

c) 5

d) 7,5

e) 9

1. La figura muestra parte de un circuito, si el amperímetro ideal indica 3A y el potencial eléctrico del punto A es 29V, calcular el potencial del punto B en voltios.

[pic 32]

a) 27                b) 31                c) 36

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