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Unidad 1: Introducción a los conceptos de Electricidad y Electrónica

1. La corriente de un haz de electrones en un tubo de rayos catódicos en particular es de 4,14mA. La velocidad de los electrones es de 2,82x107_{m/s y el haz recorre} una distancia de 31,5cm para llegar a la pantalla. a) ¿cuántos electrones hay en el haz? b) Halle la potencia disipa en la pantalla

2. Un alambre de cobre tiene una sección transversal cuadrada de 2.3 mm por lado. El alambre mide 4m de longitud y conduce una corriente de 3.6 A. La densidad de los electrones libres es 8.5x 1028/m3. Calcule las magnitudes de a) la densidad de la corriente en el alambre y b) el campo eléctrico en el alambre. c) ¿Cuánto tiempo se requiere para que un electrón recorra la longitud del alambre? 3. Los devanados de cobre de un motor, que opera a 110v, tienen una resistencia de 50Ω cuando el motor está sin carga, después de funcionar durante un periodo

de tiempo la resistencia se eleva a 58Ω. ¿Cuál es la temperatura de los

devanados en ese momento? Si el alambre tiene un diámetro de 8,75mm, ¿Qué velocidad de derive tienen los electrones en ese momento? ¿Cuál es la magnitud del campo eléctrico impuesto en los extremos del devanado?

4. Un elemento calefactor está hecho para mantener una diferencia de potencial de 75V a lo largo de un tramo de alambre de Nicromo con una sección transversal de 2,6mm2 y una resistividad de 1,5x10-6Ωm. a) Si el elemento disipa 4,8Kw, ¿cuál es su longitud? b) Si se utiliza una diferencia de potencial de 110v para obtener la misma salida de potencia, ¿cuál sería su longitud? c) Si cuando alcanza la temperatura de operación su potencia se reduce a las dos terceras partes, ¿Cuál es su temperatura de operación? (α=0,4x10-3/°c)

5. Una bombilla que recibe energía de una batería tiene filamento de tungsteno. Cuando el interruptor que conecta la bombilla con la batería se enciende por primera vez y la temperatura de la bombilla es de 20°C, la corriente en la bombilla es de 860mA. Una vez que la bombilla ha estado encendida durante 30s, la corriente es de 220mA. Pasado ese tiempo, ¿cuál es la temperatura del filamento?

6. Los reglamentos de construcción para residencias requieren el uso de alambre de cobre calibre 12 (diámetro 0.205 3cm) para cablear los contactos de pared. Estos circuitos llevan corrientes de hasta 20 A. Un alambre con un diámetro menor (de un calibre superior), podría llevar una corriente similar, pero el alambre se

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podría calentar a una temperatura elevada y causar un incendio. a) Calcule la rapidez a la cual se produce energía interna en 1.00 m de alambre de cobre calibre 12 que lleva una corriente de 20.0 A. b) ¿Qué pasaría si? Repita el cálculo, pero para un alambre de aluminio. Explique si un alambre de aluminio calibre 12 sería tan seguro como el de cobre.

7. Un filamento cilíndrico de tungsteno de 15cm de largo y 1mm de diámetro va a usarse en una máquina cuya temperatura de operación variará entre 20°C y 120°C. Conducirá una corriente de 12A en todas las temperaturas. a) ¿Cuál será el máximo campo eléctrico en este filamento? b) ¿Cuál será su resistencia con ese campo? c) ¿Cuál será la máxima caída de potencial a todo lo largo del filamento?

8. Dos baterías de 1.5V (con sus terminales positivas en una misma orientación) están insertadas en serie en el cuerpo de una linterna de 0.25, y la otra una resistencia interna de 0.2. Cuando el interruptor se cierra, por la lámpara pasa una corriente de 500mA. (a) ¿Cuál es la resistencia de la lámpara? (b) ¿Qué parte de la energía química transformada aparece como energía interna de las baterías?

9. La corriente en un circuito cerrado que tiene una resistencia R1 es de 1,5A. La corriente se reduce a 1,1A cuando se añade el resistor adicional R2=5 en paralelo con R1. ¿Cuál es el valor de R1?

10. Determine la resistencia equivalente del circuito de la figura. (b) Calcule la corriente, el potencial y la potencia disipada en cada resistor.

11. Considere el circuito de la figura. La corriente a través del resistor de 8Ω es de 3A, en el sentido que se indica. ¿Cuáles son las corrientes a través de los

resistores de 20Ω y 30 Ω? ¿Cuál es el valor de ᶓ?

60v 4Ω 15 Ω 3 Ω 4 Ω 2 Ω

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12. Para el circuito que se presenta en la figura, los dos medidores son ideales, la batería no tiene resistencia interna apreciable y el amperímetro da una lectura de 1.25A. a) ¿Cuál es la lectura del voltímetro? b) ¿Cuál es la fem E de la batería?

13. Determine la corriente en cada una de las ramas del circuito que se muestra en la Figura.

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14. El Encuentre las fem

ᶓ

1 y

ᶓ

2 en el circuito de la figura, y obtenga la diferencia de potencial del punto b en relación con el punto a.

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