Problemas de corriente eléctrica (GIOI)

De Laplace

1 Cable bimetálico

Entre los distintos tipos de cable empleados en la industria, se encuentra el de acero revestido de cobre. Está formado por un núcleo de acero de radio a (suponga ), rodeado por una capa de cobre, de radio exterior b (sea ).

1. Calcule la resistencia de un cable de esta clase de longitud .
2. Determine la intensidad de corriente que circula por cada metal cuando se aplica una diferencia de potencial al cable anterior.

Datos: ,

Solución

2 Paso de un pulso de corriente

Por un hilo rectilíneo de gran longitud y resistencia eléctrica R₁ circula una corriente variable en el tiempo, tal que su valor es

1. Halle la carga que pasa por un punto del hilo entre y .
2. Calcule la energía disipada en el cable en el mismo tiempo.

Solución

3 Asociación de dos bombillas en serie

Se colocan en serie dos bombillas de potencias nominales 10 W y 6 W y se conectan a la red. Si la potencia radiada es proporcional a la potencia consumida, ¿cuál de las dos bombillas darán más luz? ¿En qué proporción?

Solución

4 Conexión de tres bombillas

Supongamos que tenemos tres bombillas iguales (simbolizadas por ⊗) de potencia nominal 10W a 220V que se conectan según el esquema siguiente. La fuente es una de continua a 220V.

• ¿Cuánta potencia consume cada bombilla? ¿Cuál da más luz? ¿Qué potencia se consume en el circuito completo?

• Si ahora se abre el interruptor A, ¿cómo cambia la potencia consumida por cada bombilla? ¿Y la potencia total consumida?

Solución

5 Triángulo de resistencias

Determine la resistencia equivalente entre los puntos A y B del circuito de tres resistencias de la figura.

Solución

6 Condensador con pérdidas

En un modelo de condensador real (“con pérdidas”) se tienen dos placas paralelas perfectamente conductoras de sección S, separadas una distancia a entre las cuales hay un dieléctrico de permitividad y con una pequeña conductividad σ. Entre las placas se establece una d.d.p. constante por medio de una fuente de f.e.m .

1. Calcule el campo eléctrico y la densidad de corriente entre las placas.
2. Halle la energía almacenada en el sistema y la potencia consumida en el dispositivo.
3. Diseñe el circuito equivalente a este dispositivo.
4. Si la fuente que alimenta a este elemento es una fuente real con f.e.m. y resistencia interna r, ¿cuánto valen en ese caso la carga, la corriente, la energía y la potencia?
5. Si la d.d.p. que se aplica entre las placas no es continua, sino que varía como V(t), ¿qué corriente llega por el cable al dispositivo?
6. ¿Qué ocurre si se desconecta la fuente?

Solución

7 Condensador con dos capas no ideales

Entre dos placas perfectamente conductoras de sección S separadas una distancia a + b se encuentran dos capas de dieléctricos no ideales de espesores a y b respectivamente. Los dieléctricos tienen permitividades y y conductividades σ₁ y σ₂, respectivamente. Entre las placas se aplica una diferencia de potencial constante mediante de una fuente de f.e.m. .

1. Diseñe el circuito equivalente a este sistema.
2. Calcule la corriente que atraviesa el dispositivo.
3. Halle la carga en cada una de las placas y en la interfaz central entre los dos dieléctricos.
4. Calcule la potencia disipada y la energía almacenada en el sistema.

Solución

8 Sistema de 5 resistencias

Se tiene el sistema de 5 resistencias de la figura. Entre los extremos de la asociación se aplica una diferencia de potencial de 7.2 V.

1. Determine las lecturas del amperímetro y voltímetro de la rama central en los

casos:

1. 1. 
   2. 
   3. 
2. Para cada caso, ¿cuánto vale la potencia disipada por efecto Joule en cada resistencia. ¿En cuál de ellas se disipa más energía?

Solución