@RROBA LIBRE: electricidad

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EJERCICIOS RESUELTOS DE CIRCUITOS CONECTADOS EN PARALELO

EJEMPLOS DE CIRCUITOS ELEMENTALES CONECTADOS EN PARALELO

Ejemplo 1:

Hemos conectado en paralelo una pila de 10 Voltios y dos elementos resistivos (por ejemplo 2 bombillas) de 7, y 2 Ohmios respectivamente. Calcula la resistencia equivalente y realiza una tabla con los valores de la intensidad de corriente, el voltaje y la resistencias.

Ejemplo 2:

Hemos conectado en paralelo una pila de 8 Voltios y dos elementos resistivos (por ejemplo 2 bombillas) de 4, y 9 Ohmios. Calcula la resistencia equivalente y realiza una tabla con los valores de la intensidad de corriente, el voltaje y la resistencias.

Ejemplo 3:
Hemos conectado en paralelo una pila de 20 Voltios y dos elementos resistivos (por ejemplo 2 bombillas) de 12, y 17 Ohmios respectivamente. Calcula la resistencia equivalente y realiza una tabla con los valores de la intensidad de corriente, el voltaje y la resistencias.

Ejemplo 4:
Hemos conectado en paralelo una pila de 7 Voltios y tres elementos resistivos (por ejemplo 3 bombillas) de 10, 15 y 25 Ohmios respectivamente durante 8 minutos. Resuelve todo el circuito.

Ejemplo 5:
Hemos conectado en paralelo una pila de 10 Voltios y tres elementos resistivos (por ejemplo 3 bombillas) de 7, 4 y 2 Ohmios respectivamente durante 6 minutos. Resuelve todo el circuito.

Ejemplo 6:
Hemos conectado en paralelo una pila de 12 Voltios y tres elementos resistivos (por ejemplo 3 bombillas) de 4, 6 y 9 Ohmios respectivamente durante 7 minutos. Resuelve todo el circuito.

Ejemplo 7:
Hemos conectado en paralelo una pila de 20 Voltios y tres elementos resistivos (por ejemplo 3 bombillas) de 12, 7 y 17 Ohmios respectivamente durante 15 minutos. Resuelve todo el circuito.

Ejemplo 8:
Hemos conectado en paralelo una pila de 3 Voltios y tres elementos resistivos (por ejemplo 3 bombillas) de 8, 9 y 15 Ohmios respectivamente durante 1 minutos. Resuelve todo el circuito.

Ejemplo 9:
Hemos conectado en paralelo una pila de 1 Voltio y tres elementos resistivos (por ejemplo 3 bombillas) de 7, 13 y 20 Ohmios respectivamente durante 10 minutos. Resuelve todo el circuito.

Ejemplo 10:
Hemos conectado en paralelo una pila de 220 Voltios y tres elementos resistivos (por ejemplo 3 bombillas) de 10, 20 y 40 Ohmios respectivamente durante 5 minutos. Resuelve todo el circuito.

Ejemplo 11:
Hemos conectado en paralelo una pila de 230 Voltios y tres elementos resistivos (por ejemplo 3 bombillas) de 100, 300 y 900 Ohmios respectivamente durante 4 minutos. Resuelve todo el circuito.

Ejemplo 12:
Hemos conectado en paralelo una pila de 230 Voltios y tres elementos resistivos (por ejemplo 3 bombillas) de 1, 2 y 3 KILOOhmios respectivamente durante 2 minutos. Resuelve todo el circuito.

Ejemplo 13:
Hemos conectado en paralelo una pila de 230 Voltios y tres elementos resistivos (por ejemplo 3 bombillas) de 10, 5 y 9 MEGAOhmios respectivamente durante 10 minutos. Resuelve todo el circuito.

Ejemplo 14:
Hemos conectado en paralelo una pila de 3 Voltios y tres elementos resistivos (por ejemplo 3 bombillas) de 5, 10 y 15 Ohmios respectivamente durante 2 minutos. Resuelve todo el circuito.

Para imprimir el contenido completo puedes pinchar aquí

Documental: The Story of Electricity - Full Episode

Interesante documental sobre la historia de le electricidad

Shock and Awe: The Story of Electricity | BBC - Professor Jim Al-Khalili tells the electrifying story of our quest to master nature's most mysterious force - electricity. Until fairly recently, electricity was seen as a magical power, but it is now the lifeblood of the modern world and underpins every aspect of our technological advancements.

5.4.- CIRCUITOS EN SERIE Y EN PARALELO

1.- EL CIRCUTO ELÉCTRICO

Aquí puedes ver el circuito más elemental que podemos construir, se trata de:

Un generador de corriente eléctrica, en este caso es una pila de petaca de 4,5 Voltios.
Un elemento resistivo, en este caso una pequeña bombilla con su respectivo portalámparas.
Dos conductores, como puedes ver se trata de dos cables cuyo aislante hemos eliminado para que podamos ver de forma directa el material de cobre.

Hemos realizado una fotografía del mismo para que veas como se realiza la conexión:

Vamos a realizar una descripción muy elemental del funcionamiento del circuito:

a.- En interior de la pila sabemos que se realizan una serie de reacciones químicas denominadas redox (la reacciones de oxidación reducción las estudiaremos en el temario de química), dichas reacciones no solo nos aportan electrones sino que además dependiendo de la naturaleza de las reacciones estos tienen una determinada energía.

En nuestro caso la pila de petaca nos aporta 4,5 V y vemos que tiene dos pestañas, con la inscripciones + y -.
Por la pestaña con la inscripción - es por donde salen los electrones de la pila.

b.- Cuando el circuito esta conectado el flujo de electrones sale del polo - de la pila y debido a que el cobre es un buen coductor, los electrones llegan con facilidad a la bombilla (el funcionamiento de la bombilla de incadescencia lo hemos desarrollado en un apartado anterior)

c.- La bombilla se enciende (arde) debido al paso de los electrones por su filamento y una vez atravesada, el flujo de electrones vuelve al polo positivo de la pila por medio del otro trozo de conductor (cable de cobre) que hemos conectado.

En la fotografía puedes ver indicada el sentido del movimiento del flujo de electrones, este en el circuito real más básico con el que podemos trabajar. Y lo vamos a denominar CIRCUITO REAL.

Cuando dibujamos un circiuto para simplifcar utillizamos una serie de símbolos que debes conocer, en esta tabla puedes ver un resumen de los más utilizados:

En nuestro cuaderno a la hora de escribir podemos dibujar el "circuito real" o utilizar los símbolos correspondientes, en tal caso lo denominaremos "circuito esquemático" o "circuito simbólico":

Además de esta explicación es importante saber que en un circuito esquemático se dibuja la intensidad de corriente eléctrica justo de forma contraria al movimiento real de los electrones.

La explicación la puedes entender sabiendo un poco de Historia, fué Benjamin Franklin fue el primero en asignar un sentido de circulación a la corriente eléctrica en los conductores metálicos.

Franklin supuso que era la electricidad positiva la que se desplazaba por el interior del conductor. Según dicha suposición, la corriente eléctrica circularía del polo positivo al negativo. Más de un siglo después la moderna teoría atómica revelaba que los electrones son los portadores de carga en los metales, de modo que el sentido real de la corriente resulta ser justamente el opuesto al avanzado por Franklin. Por razones históricas y dado que en la electrocinética el sentido de circulación de la corriente no tiene mayor trascendencia, se sigue aceptando como sentido convencional el postulado por Franklin. Sin embargo, en otras partes de la física, como la electrónica, la distinción entre ambos resulta importante.

Por tanto cuando dibujamos el circuito esquemático lo expresamos de la siguiente forma (en color rojo esta indicada el sentido de la intensidad de corriente eléctrica):

2.- ASOCIACIÓN DE ELEMENTOS EN SERIE

Analiza este circuito real formado por:

Una pila de 4,5 V (de petaca)
Un interruptor.
Tres portalámparas.
Tres bombillas pequeñas (de 1,5 V).
Cables.

Aquí puedes ver el circuito esquemático:

En este tipo de conexión, como solo hay un camino para la corriente eléctrica, la intensidad es la misma en cualquier punto del circuito.

El voltaje varía de unos puntos a otros, pues cada elemento necesita “su voltaje” para funcionar.

La suma de todos los voltajes ha de ser el que nos proporciona la pila

RESUMEN DE LAS MAGNITUDES ELÉCTRICAS EN UNA ASOCIACIÓN EN SERIE
INTENSIDAD	Todos son atravesados por la misma intensidad de corriente	I_TOTAL= I₁= I₂= I₃= ···
RESISTENCIA	En serie se suman las resistencias. Por lo tanto, aumenta la resistencia; la resistencia total será mayor.	R_TOTAL= R₁ + R₂+ R₃ + ···
VOLTAJE	La tensión total se reparte. Cada elemento tiene su propia tensión	V_TOTAL= V₁+V₂+V₃+ ·

3.- ASOCIACIÓN DE ELEMENTOS EN PARALELO

Analiza este circuito real formado por:

Una pila de 4,5 V (de petaca)

Un interruptor.

Tres portalámparas.

Tres bombillas pequeñas (de 1,5 V).

Cables

El circuito esquemático sería:

La intensidad de corriente se reparte entre los distintos caminos del circuito, y la suma de las intensidades de todas las ramas es la intensidad total “que sale de la pila”.

En cambio, el voltaje es el mismo en todas las ramas del circuito: es el voltaje que suministra la pila.

RESUMEN DE LAS MAGNITUDES ELÉCTRICAS EN UNA ASOCIACIÓN EN PARALELO
INTENSIDAD	La intensidad total se reparte. Cada elemento es recorrido por una intensidad	I_TOTAL= I₁+I₂+I₃+ ···
RESISTENCIA	En paralelo se calcula como el inverso de la suma de los inversos. Por lo tanto, disminuye la resistencia; la total será menor que la menor.	1 / R_TOTAL= 1 / R₁ + 1 / R₂+ 1 / R₃ + ···
VOLTAJE	Todos tienen la misma tensión	V_TOTAL= V₁= V₂= V₃= ··

5.12.- EJERCICIOS RESUELTOS DE ELECTRICIDAD

Resolución de ejercicios tipo de electricidad: en este caso vamos a realizar uno de los ejercicios tipo que más se pueden repetir en la vida cotidiana.

Es frecuente que cuando estamos viendo la características de cualquier elemento resistivo doméstico podamos leer que el fabricante los proporciona los datos de la potencia (máxima) consumida por el aparato

así como tu voltaje de funcionamiento.

Por ejemplo una bombilla de incandescencia tiene en su cristal la información 230 V y 80 W.

El secador del pelo 230 V y 1600 W y así cualquier otro aparato de nuestra vida diaria.

Con esos datos es decir con la potencia consumida y el voltaje tenemos un ejercicio tipo interesante de resolver:

Puedes ver también:

a.- Ejemplos resueltos de conexión en serie
b.- Ejemplos resueltos de conexión en paralelo

EJERCICIOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD PARTE II

5.23.- ¿Cuál es la resistencia equivalente de una resistencia de 2 Ω y otra de 4 Ω conectadas en serie? Si fluye una corriente de 2A a través de ellas ¿Cuál es la diferencia de potencial en cada resistencia?

5.24.- Dos resistencias de 4 Ω y 2 Ω se conectan en paralelo a una pila de 6v. Calcula:
    a. La resistencia equivalente de ambas.
    b. La intensidad que circula en el circuito.
    c. La intensidad de cada una de las resistencias.

5.25.- Dos bombillas marcadas con 0,3A y 4,5v son alimentadas por una pila de 4,5v. Calcula las intensidades de la corriente de cada bombilla y la intensidad de corriente suministrada por la pila, si se conectan a) en paralelo, b) en serie.

5.26.- Se tiene dos resistencias de 4 Ω y 8 Ω conectadas en paralelo y unidas a una pila de 4,5v.
    a. Haz un dibujo del circuito
    b. ¿Cuál es la resistencia del circuito?
    c. ¿Cuál es la intensidad de corriente que circula por el?

5.27.- Si tenemos un circuito con lámparas en serie ¿Qué ocurrirá si una lámpara se funde? ¿Lucirán las otras? ¿Cómo queda el circuito?

5.28.- Y si tenemos un circuito con lámparas en paralelo ¿Qué ocurrirá si una lámpara se funde? ¿Lucirán las otras? ¿Cómo queda el circuito?

5.29.- En una instalación doméstica las bombillas están conectadas en paralelo. En un momento dado está encendida una bombilla que opone una resistencia de 800 Ω. Si se enciende una segunda bombilla igual ¿Aumentará o disminuirá la resistencia?

5.30.- Completa las siguientes frases:
    a. La intensidad de corriente eléctrica que pasa a través de un componente de un circuito es la .............que atraviesa el componente cada segundo.
    b. La intensidad de corriente eléctrica en un circuito en ..................es la misma en cualquier punto del circuito.
    c. Los............................se utilizan para medir la................de la corriente. Los........................ se utilizan para medir...................en los extremos del componente.
    d. Los amperímetros se conectan en los circuitos en .....................y los voltímetros en...........................

5.31.- Tenemos un cable de 3 m de largo cuya sección es circular de 2 mm de diámetro y su resistividad es de 0,00025 Ohmio · metro

a.- Calcula el área de su sección transversal.

b.- Calcula su resistencia al paso de corriente eléctrica.

c.- Calcula le intensidad que circularía por dicho cable si lo conectamos a una pila de 1,5 V.

5.32.- Dado el circuito:

a.- Dibuja el circuito esquemático.

b.- Teniendo en cuenta que se trata de un pila de 4,5 V y que la bombilla tiene

una resistencia de 25 ohmios ¿cuál será la intensidad de corriente que este circulando por el circuito?

c.- ¿qué potencia tiene la bombilla?

d.- ¿qué calor desprenderá a los 3 minutos?

5.33.- Tenemos una bombilla de 60 W si la conectamos a la red eléctrica que nos proporciona 220 V.

a.- Calcula la intensidad de corriente eléctrica que atraviesa a la bombilla.

b.- Calcula la resistencia que ofrece la bombilla al paso de la electricidad

c.- ¿Qué calor desprende la bombilla a los 5 minutos?

d.- ¿Cuántos electrones pasan por la bombilla en media hora?

5.34.- Un secador de pelo tiene una potencia de 800 W si lo conectamos a la red eléctrica que nos proporciona 220 V.

a.- Dibuja el circuito esquemático.

b.- Calcula la intensidad de corriente eléctrica que lo atraviesa.

c.- Calcula la resistencia que ofrece el secador al paso de la electricidad

d.- ¿Qué calor desprende a los 10 minutos?

e.- ¿Cuántos electrones pasan por el secador en 6 minutos?

5.35.- ESTUDIO DE UNA CONEXIÓN EN SERIE

a.- Realiza el dibujo de una pila de 4,5 V conectada en serie a tres resistencias de 2,4 y 6 Ohmios respectivamente.

b.- Pon la fórmula de la resistencia equivalente de 3 resistencias en serie

c.- Calcula le resistencia equivalente del circuito que has dibujado.

d.- Dibuja el circuito equivalente.

e.- Calcula la intensidad de corriente eléctrica en el circuito equivalente.

f.- ¿Qué ocurre con la intensidad de corriente en una conexión serie?

g.- ¿Qué ocurre con la tensión en una conexión en serie?

h.- Rellena la siguiente tabla.

	Resistencia equivalente	R (1)	R(2)	R(3)
Resistencia (ohmios)		2	4	6
Intensidad (Amperios)
Tensión (Voltios)

5.36.- ESTUDIO DE UNA CONEXIÓN EN PARALELO

a.- Realiza el dibujo de una pila de 4,5 V conectada en paralelo a tres

resistencias de 2,4 y 6 Ohmios respectivamente.

b.- Pon la fórmula de la resistencia equivalente de 3 resistencias en paralelo

c.- Calcula le resistencia equivalente del circuito que has dibujado.

d.- Dibuja el circuito equivalente.

e.- Calcula la intensidad de corriente eléctrica en el circuito equivalente.

f.- ¿Qué ocurre con la intensidad de corriente en una conexión paralelo?

g.- ¿Qué ocurre con la tensión en una conexión en paralelo?

h.- Rellena la siguiente tabla.

	Resistencia equivalente	R (1)	R(2)	R(3)
Resistencia (ohmios)		2	4	6
Intensidad (Amperios)
Tensión (Voltios)

5.37.- Dado el siguiente circuito:

La pila proporciona una tensión de 4,5 V y cada bombilla tiene una resistencia de 5, 7 y 12 Ohmios respectivamente

a.- Dibuja el circuito esquemático.

b.- Dibuja el circuito equivalente y calcula la resistencia equivalente.

c.- ¿Qué le ocurren a las demás bombillas si se funde alguna de las otras?

d.- ¿qué intensidad de corriente circula por el circuito?

e.- ¿qué intensidad de corriente pasa por cada bombilla?

f.- ¿qué potencia disipa cada resistencia?

g.- rellena la siguiente tabla:

	Resistencia equivalente	R (1)	R(2)	R(3)
Resistencia (ohmios)		5	7	12
Intensidad (Amperios)
Tensión (Voltios)

La pila proporciona una tensión de 4,5 V y cada bombilla tiene una resistencia de 8, 9 y 13 Ohmios respectivamente

.38.- Dado el siguiente circuito:

a.- Dibuja el circuito esquemático.

b.- Dibuja el circuito equivalente y calcula la resistencia equivalente.

c.- ¿Qué le ocurren a las demás bombillas si se funde alguna de las otras?

d.- ¿qué intensidad de corriente circula por el circuito?

e.- ¿qué intensidad de corriente pasa por cada bombilla?

f.- Calcula la tensión en cada resistencia

g.- ¿qué potencia disipa cada resistencia?

h.- rellena la siguiente tabla:

	Resistencia equivalente	R (1)	R(2)	R(3)
Resistencia (ohmios)		8	9	13
Intensidad (Amperios)
Tensión (Voltios)

5.39.- Dado el siguiente circuito:

a.- Dibuja el circuito esquemático.

b.- Dibuja el circuito equivalente y calcula la resistencia equivalente.

c.- ¿Qué le ocurren a las demás bombillas si se funde R₁?

d.- ¿qué intensidad de corriente circula por el circuito?

e.- ¿qué intensidad de corriente pasa por cada bombilla?

f.- Calcula la tensión en cada resistencia

g.- ¿qué potencia disipa cada resistencia?

h.- rellena la siguiente tabla:

	Resistencia equivalente	R (1)	R(2)	R(3)
Resistencia (ohmios)		10	15	20
Intensidad (Amperios)
Tensión (Voltios)

5.40.- Dibuja el esquema de:

a.- El circuito de un coche que contenga:

Una batería de 12 V.
Un interruptor para encenderla luces, que a su vez pueden ser la corta o la larga.
Un pulsador para el claxón.
Dos interruptores para los intermitentes.
Un interruptor para arrancar el motor.

b.- El circuito de tu habitación que contenga:

Una batería de 220 V que es la tensión que le proporciona la compañía

eléctrica a tu casa.

Tres enchufes
Una bombilla que pueda ser encendida de forma independiente desde dos puntos de la habitación.

FISICA E3 TEMA 5 INTRODUCCIÓN A LA ELECTRICIDAD

TEMA 5: INTRODUCCIÓN A LA ELECTRICIDAD

SOLUCION EJERCICIO TIPO DE RESISTENCIA ELÉCTRICA

Ejercicio tipo de resistencia eléctrica que hemos realizado en clase, en este caso puedes ver en el vídeo que el área de la sección transversal es un dato del ejercicio que nos proporcionan.

Hoy además hemos propuesto en clase el siguiente ejercicio tipo:
Tenemos un cable que tiene una resistencia eléctrica de 40 Ohmios calcula:
a.- Intensidad de la corriente eléctrica con una tensión de 1,5 V
b.- Intensidad de corriente si la tensión es de 220 V
c.- Longitud del cable si tiene una sección transversal de 1 mm de diámetro sabiendo que su resistividad es de 1,8 · 10-5 Ohmios · metro.

Para comprobar el resultado de los ejercicios propuestos en el libro puedes hacer tu mismo una plantilla que te sirva para estos y para todos aquellos que quieras realizar:

Puedes descragarte el archivo aquí mismo:

SOLUCIONES EJERCICIOS TIPO DE INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA

Para comprobar el resultados de los ejercicios propuestos en el libro puedes hacer tu mismo una plantilla que te sirva para estos y para todos aquellos que quieras realizar:

Aquí tienes la expresión de la intensidad de corriente eléctrica a partir de su definición (cantidad de carga eléctrica que atraviesa la sección transversal del conductor en la unidad de tiempo)

En este caso hemos tenido en cuenta que se pueden presentar las siguientes posibilides:

CASO 1: Conocemos la cantidad de carga y el tiempo y necesitamos calcular la intensisdad de corriente.
CASO 2: Conocemos la cantidad de carga y la intensidad de corriente y necesitamos calcular el tiempo.
CASO 3: Conocemos el tiempo y la intensidad de corriente y queremos calcular la cantidad de carga.

Programa tu mismo los casilleros D20, D25 y D30 las fórmulas son muy elementales y las tienes al lado.

SOLUCIONES EJERCICIOS TIPO DE CARGA TOTAL Y NÚMERO DE ELECTRONES

Para comprobar el resultados de los ejercicios propuestos en el libro puedes hacer tu mismo una plantilla que te sirva para estos y para todos aquellos que quieras realizar:

Como puedes ver tenemos estandarizados los dos casos:
CASO 1: conocemos el número de electrones y queremos calcular la carga total.
CASO 2: conocemos la carga total y queremos calcular el número de electrones.

En ambos casos solo debemos escribir en las celdas sombreadas y con letra roja (para que te sea más fácil puedes ver que te he escrito la fórmula a utilizar justo debajo)