PROBLEMAS TEORICOS RESUELTOS DE LABORATORIO DE FISICA III

CONDENSADORES Y RESISTENCIA ELECTRICAPROBLEMA 1: A menudo los artculos periodsticos contienen afirmaciones como la siguiente: pasaron 10 000 volts de electricidad a travs del cuerpo de la vctima. Qu es lo incorrecto en esta frase?

RESPUESTA: El voltaje es una medida de la diferencia de potencial, no de actual. "Oleada" implica una carga ow-y slo fl, en culombios, puede fluir a travs de un sistema. Tambin sera correcto decir que la vctima llevaba una cierta corriente, en amperios.

PROBLEMA 2: Cules son los factores que afectan la resistencia de un conductor?

RESPUESTA: Geometra y resistividad. A su vez, la resistividad de la material depende de la temperatura.

PROBLEMA 3: Dos alambres A y B con secciones transversales circulares elaborados del mismo metal tienen iguales longitudes, pero la resistencia del alambre A es tres veces mayor que la del alambre B. i) Cul es la relacin del rea de seccin transversal de A a la de B? a) 9, b) 3, c) 13, d) 1, e) 1/13, f) 13, g) 19, h) ninguna de estas respuestas necesariamente es verdadera. ii) Cul es la relacin de los radios de A al de B? Elija entre las mismas posibilidades.

RESPUESTA:(i) Se requiere rL / AA = 3RL / AB. Entonces AA / AB = 1/3,respuesta (f).(ii) rA2 / rB2 = 1/3 da rA / rB = 1/3, respuesta (e).

PROBLEMA 4: Al duplicar la diferencia de potencial aplicada a cierto conductor, se observa que la corriente aumenta en un factor igual a tres. Qu puede deducir del conductor?

RESPUESTA: El conductor no seguir la ley de Ohm, y debe tener una resistividad que es dependiente de la corriente, o dependiente de la temperatura ms probable.

PROBLEMA 5: Utilice la teora atmica de la materia para explicar por qu la resistencia de un material se incrementa conforme aumenta su temperatura.

RESPUESTA: La amplitud de las vibraciones atmicas aumenta con la temperatura. Los tomos pueden entonces dispersar electrones ms eficiente.

PROBLEMA 6: Un alambre de metal hmico es portador de corriente y tiene un rea de seccin transversal que a partir de un extremo del alambre gradualmente se vuelve ms pequea. La corriente tiene el mismo valor para cada seccin del alambre, as que la carga no se acumula en algn punto. i) Cmo vara la rapidez de arrastre a lo largo del alambre conforme el rease vuelve ms pequea? a) Aumenta. b) Disminuye. c) Permanece constante. ii) Cmo vara la resistencia por unidad de longitud a lo largo del alambre conforme el rea se vuelvems pequea? Elija entre las mismas posibilidades.

RESPUESTA: (i) Los aumentos de densidad de corriente, por lo que la velocidad de deriva debe aumentar. Respuesta (a).(ii) respuesta (a).

PROBLEMA 7: De qu forma cambia la resistencia del cobre y del silicio en funcin de la temperatura? Por qu estos dos materiales tienen comportamientos diferentes?

RESPUESTA: La resistencia del cobre aumenta con la temperatura, mientras que la resistencia de silicio disminuye al aumentar la temperatura. Los electrones de conduccin se encuentran dispersos por ms tomos que vibran cuando el cobre se calienta. Portadores de carga que aumenta la densidad de silicio a medida que aumenta la temperatura y electrones ms atmicos son promovidos para convertirse en electrones de conduccin.

PROBLEMA 8: Durante el intervalo de tiempo despus de que se aplica una diferencia de potencial entre los extremos de un alambre, qu ocurrira con la velocidad de arrastre de los electrones en un alambre y a la corriente en el alambre, si los electrones pudieran moverse libremente sin resistencia a travs del alambre?

RESPUESTA: En un metal normal, supongo que podramos proceder a un lmite de resistencia cero al alargar el tiempo medio entre colisiones. El modelo clsico de la conduccin a continuacin, sugiere que una constante voltaje aplicado causara aceleracin constante de los electrones libres. La velocidad de deriva y la corriente aumentara de manera constante en el tiempo.No es la situacin prevista en la pregunta, pero en realidad puede cambiar a resistencia ceromediante la sustitucin de un alambre superconductor para el metal normal. En este caso, la velocidad de deriva de electrones se establece por las vibraciones de los tomos en la red cristalina; la corriente mxima es limitado; y se hace imposible establecer una diferencia de potencial a travs del superconductor.

PROBLEMA 9: Si las cargas circulan muy lentamente a travs de un metal, por qu no es necesario que pasen horas para que se encienda una luz cuando usted activa el interruptor?

RESPUESTA: Debido a que hay muchos electrones en un conductor (aproximadamente 1028 electrones / m3) la velocidad media de cargas es muy lento. Cuando se conecta un cable a una diferencia de potencial, que establecer un campo elctrico en todo el alambre de manera casi instantnea, para que los electrones empiecen la deriva en todas partes a la vez.

PROBLEMA 10: Un alambre metlico y cilndrico a temperatura ambiente conduce corriente elctrica entre sus extremos. Un extremo est a un potencial VA 50 V, y el otro a un potencial VB 0 V. Clasifique las siguientes acciones en trminos del cambio que cada uno producira por separado en la corriente, del mayor aumento a la mayor disminucin. En su clasificacin, seale cualquier caso de igualdad. a) Considere VA 150 V con VB 0 V. b) Haga VA 150 V con VB 100 V.c) Ajuste VA para triplicar la potencia con que el alambre convierte la energa elctricamente transmitida en energa interna. d) Duplique el radio del alambre. e) Duplique la longitud del alambre. f) Duplique la temperatura Celsius del alambre. g) Cambie el material a un aislador.

RESPUESTA: Accin (a) hace que los actuales tres veces ms grande.(b) no causa ningn cambio en la corriente.(c) corresponde a una corriente 3 veces ms grande.(d) R es un cuarto tan grande, de modo actual es 4 veces ms grande.(e) R es 2 veces ms grande, de modo actual es la mitad de grande.(f) R aumenta en un porcentaje pequeo como corriente tiene una pequea disminucin.(g) la corriente disminuye por un factor grande.El ranking es entonces d> a> c> b> f> e> g.

PROBLEMA 11: Dos focos funcionan a partir de 120 V. Uno tiene una potencia de 25 W y la otra de 100 W. i) Cul foco tiene mayor resistencia? a) El foco dbil de 25 W. b) La brillante lmparade 100 W. c) Ambas tienen la misma. ii) Cul foco conduce ms corriente? Elija entre las mismas posibilidades.

RESPUESTA: (i) Bombilla (a) debe tener una mayor resistencia por lo que llevar a menos corriente y tienen una energa ms baja.(ii) Bombilla (b) lleva ms actual.

PROBLEMA 12: Las bateras de los automviles estn especifi cadas en ampere-hora. Esta informacin designa a) la corriente, b) la potencia, c) la energa, d) la carga, o e) el potencial quese puede obtener de la batera?

RESPUESTA: Un amperio-horas es (1 C / s) (3 600 s) = 3 600 culombios. La clasificacin de amperios-hora es la cantidad de carga que la batera puede levantar a pesar de su diferencia de potencial nominal. Respuesta (d).