Corriente y Resistencia

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(1)

 Corriente y

 Corriente y resistenc

resistencia

ia

Imagine cargas positivas y negativas en movimiento horizontal

Imagine cargas positivas y negativas en movimiento horizontal

a través de las cuatro regiones que se muestran en la

a través de las cuatro regiones que se muestran en la fgura 27.4. Clasifque de menor a

fgura 27.4. Clasifque de menor a

mayor la corriente en

mayor la corriente en las cuatro regiones.

las cuatro regiones.

d),

d), b) b) c), c), a).a). La corriente en el inciso d) es equivalente a La corriente en el inciso d) es equivalente a dos cargas positivas moviéndose hacia la izquierda. Los incisos dos cargas positivas moviéndose hacia la izquierda. Los incisos ) y c) representan cada uno cuatro cargas positivas que se ) y c) representan cada uno cuatro cargas positivas que se mueven en la misma direcci!n" ya que las cargas negativas que mueven en la misma direcci!n" ya que las cargas negativas que se mueven hacia la izquierda son equivalentes a las cargas positivas se mueven hacia la izquierda son equivalentes a las cargas positivas que se mueven hacia la derecha. La corriente del inciso

que se mueven hacia la derecha. La corriente del inciso

a) es equivalente a cinco cargas positivas moviéndose hacia la a) es equivalente a cinco cargas positivas moviéndose hacia la derecha.

derecha.

#n alamre cil$ndrico tiene un radio

#n alamre cil$ndrico tiene un radio

rr

y una longitud L.

y una longitud L.

Si tantoSi tanto r

r como L como L se duplican, se duplican, la resistencia la resistencia en el alamben el alambrere

) La duplicaci!n del radio hace que el %rea

) La duplicaci!n del radio hace que el %rea A Asea cuatro vecessea cuatro veces

mayor" indica que

mayor" indica quela resistencia disminuye.la resistencia disminuye.

&n la fgura 27.7" con'orme aumenta el volta(e aplicado" la resistencia

&n la fgura 27.7" con'orme aumenta el volta(e aplicado" la resistencia

del diodo a) aumenta"

del diodo a) aumenta"

b) disminuyeb) disminuye

 o c) no se modifca

 o c) no se modifca

) la resistencia es la relaci!n del volta(e a ) la resistencia es la relaci!n del volta(e a través de un dispositivo respecto a la través de un dispositivo respecto a la corriente

corriente

en el dispositivo. una l$nea diu(ada desde en el dispositivo. una l$nea diu(ada desde el origen hasta el punto en la curva tendr% el origen hasta el punto en la curva tendr% una pendiente

una pendiente igual a

igual aII*+ *+ V V " que es el inverso de la" que es el inverso de la resistencia.

resistencia.Conforme AConforme AVV aumenta, laaumenta, la pendiente de la línea también

pendiente de la línea también aumenta, de modo

aumenta, de modo que la que la resistenciaresistencia disminuye.

disminuye.

¿Cuándo lleva más corriente una

¿Cuándo lleva más corriente una lámparalámpara a) !usto inmediatamentea) !usto inmediatamente

después de "aberla sido encendido y la brillante# del $lamento metálico está en después de "aberla sido encendido y la brillante# del $lamento metálico está en incremento

incremento

 o )

 o ) una vez que esté encendida durante unos cuantos milisegundos y la

una vez que esté encendida durante unos cuantos milisegundos y la

rillantez se haya

rillantez se haya estailizado,

estailizado,

a) Cuando el flamento est% a la temperatura amiente" su resistencia es a(a" y por lo tanto la a) Cuando el flamento est% a la temperatura amiente" su resistencia es a(a" y por lo tanto la corriente es relativamente grande. Con'orme el flamento se cali

corriente es relativamente grande. Con'orme el flamento se cali enta" su resistencia se incrementa y laenta" su resistencia se incrementa y la corriente se reduce. Las l%mparas vie(as a menudo 'allan (usto en el momento en que se encienden corriente se reduce. Las l%mparas vie(as a menudo 'allan (usto en el momento en que se encienden deido a que este gran

deido a que este gran -pico inicial de corriente produce un incremento r%pido en l-pico inicial de corriente produce un incremento r%pido en l a temperatura ya temperatura y por tanto un es'uerzo mec%nico

por tanto un es'uerzo mec%nico sore el flamento que lo sore el flamento que lo hace 'allar.hace 'allar.

/e los dos 'ocos que se

/e los dos 'ocos que se muestran en la fgura 27.02" clasifque los

muestran en la fgura 27.02" clasifque los

valores de corriente de los

(2)

Circuito de corriente directa

%ara ma&imi#ar el porcenta!e de ener'ía que una batería entre'a a

un aparato, ¿c(mo debería ser la resistencia interna de la misma a) *an ba!a como sea posible"

a) La potencia se entrega a la resistencia interna de una ater$a" as$ que" si se reduce la resistencia interna" esta potencia perdida disminuir% incrementando el porcenta(e de potencia entregado al aparato.

(3)

713)" no hay corriente en R2" porque la corriente encuentra una trayectoria alterna de resistencia

cero a través del interruptor. &iste corriente en R0" la cual se mide con un amper$metro

dispositivo para la medici!n de corriente) en la parte a(a del circuito. 5i se are el interruptor fgura 21.4)" eiste corriente enR2. 6ué sucede con la lectura del amper$metro cuando se

are el interruptor, a) La lectura sue8 b) la lectura ba!a8 c) la lectura no camia.

b) Cuando se abre el interruptor, los resistores R+y Restán en serie, así que la resistencia

total del circuito es mayor que cuando el interruptor estaba cerrado. Como resultado, la corriente disminuye.

Con el interruptor aierto del circuito de la fgura 21.1a" no hay

corriente en

R2

. 9o ostante" hay corriente en

R0

" y se mide con el amper$metro que est%

del lado derecho del circuito. 5i se cierra el interruptor fgura 21.7)" eiste corriente

en

R2

. 6ué ocurre con la lectura del amper$metro cuando el interruptor se cierra,

a) La

lectura asciende,

 ) la lectura desciende" o c) la lectura no camia.

a)Cuando se cierra el interruptor, los resistores R+y Restán en paralelo, así que la

resistencia total del circuito es menor que cuando el interruptor estaba abierto. Como resultado, la corriente aumenta.

(4)

Considere las siguientes opciones a) aumenta" ) disminuye" c) permanece igual. : partir

de estas opciones" eli(a la me(or respuesta para las siguientes situaciones.

i)

&n la fgura

21.;" se agrega un tercer resistor en serie con los primeros dos. 6ué ocurre con la

corriente en la ater$a,

ii)

6ué ocurre con el volta(e entre las terminales de la ater$a,

iii)

&n la fgura 21.<" se agrega un tercer resistor en paralelo con los dos primeros. 6ué ocurre

con la corriente en la ater$a,

iv)

6ué ocurre con el volta(e

entre las terminales de la ater$a,

i)")A're'ar otro resistor en serie aumenta la resistencia total del circuito y por tanto reduce la corriente en el circuito.

ii)" a).La diferencia de potencial a través de las terminales de la batería aumenta porque la corriente reducida resulta en una menor disminuci(n de volta!e a través de la resistencia interna.

iii)" a).Si se conectara en paralelo un tercer resistor, la resistencia total del circuito disminuiría y la corriente en la batería aumentaría.

iv)" ).La diferencia de potencial a través de las terminales disminuiría porque la corriente aumentada resulta en una mayor caída de volta!e a través de la resistencia interna.

Considere el circuito de la fgura 21.01 y suponga que la ater$a no tiene resistencia

interna.

i)

 =usto después de cerrar el interruptor" 6cu%l es la corriente en la ater$a, a) 3" )

>

*2

R

" c) 2

>

*

R

" d)

>

 /R

" e) imposile de determinar.

ii)

/espués de un tiempo muy largo"

6cu%l es la corriente en la ater$a, &li(a entre las mismas opciones.

i)c)" =usto después de que se ha cerrado el interruptor" no eiste carga en el capacitor. ?ientras el capacitor comienza a cargarse" eiste corriente en amas ramas del circuito" por lo que la mitad derecha del circuito es equivalente a dos resistenciasRen paralelo" es decir" una resistencia

equivalente de 0+2 @.

ii)" d) /espués de mucho tiempo" el capacitor se carga por completo y la corriente en la rama derecha disminuye hasta cero. :hora la c orriente eiste s!lo en una resistencia Ra través de la ater$a.

Campos magnéticos

-n electr(n se mueve en el plano del papel de este libro "acia la parte superior de la pá'ina. Además en el plano de la pá'ina e&iste un campo ma'nético que está diri'ido "acia la derec"a. ¿Cuál es la direcci(n de la fuer#a ma'nética sobre el electr(n a) hacia la parte superior" ) hacia la parte in'erior" c) hacia el orde izquierdo" d) hacia el orde derecho"e) encima ale!ándose de la pá'ina" ' ) hacia adentro de la p%gina.

e) La regla de la mano derecha da la direcci!n. :segArese de considerar la carga negativa del electr!n.

(5)

#na part$cula con carga se mueve en direcci!n perpendicular a un campo magnético con una trayectoria circular de radior .i) #na part$cula idéntica entra en el campo" con

v

5perpendicular a

5, pero con una rapidez m%s elevada que la primera part$cula. &n comparaci!n con el radio del

c$rculo que recorre la primera part$cula" el radio de la trayectoria circular que traza la segunda part$cula es a) menor" ) mayor o c) igual. ii) La magnitud del campo magnético se incrementa. /e las mismas opciones" compare el radio de la nueva

trayectoria circular de la primera part$cula con el radio de su trayectoria inicial

) La 'uerza magnética sore la part$cula aumenta en proporci!n conv " pero aumenta la aceleraci!n centr$peta en 'unci!n del cuadrado de v . &l resultado es un radio mayor" como se puede oservar en la ecuaci!n 2B.0;.

ii)" a). La 'uerza magnética que se e(erce sore la part$cula se incrementa en proporci!n con B. &l resultado es un radio menor" como podemos oservar en la ecuaci!n 2B.;. #n alamre

transporta corriente en el plano del papel en di recci!n a la parte superior de la p%gina.

 &l alamre eperimenta una 'uerza magnética hacia el orde derecho de la p%gina. La direcci!n del campo magnético que crea esta 'uerza se localiza a) en el plano de la p%gina y con direcci!n hacia el orde izquierdo" ) en el plano de la p%gina y con direcci!n hacia el orde in'erior"c) "acia arriba y ale!ándose de la pá'ina" d) hacia aa(o y adentro de la p%gina.

c) #tilice la regla de la mano derecha para determinar la direcci!n del campo magnético

rdene de mayor a menor las magnitudes de los momentos de torsi!n que actAan en las espiras rectangulares a)" ) y c) muestran el orde superior en la fgura 2B.2;. Dodas las espiras son idénticas y conducen la misma corriente. Clasifque de mayor a menor las magnitudes de las 'uerzas netas que actAan sore las espiras rectangulares mostradas en la fgura 2B.2;.

c), b), a). Ea que todas las espiras encierran una misma %rea y ti enen igual corriente" la magnitud de m5es la misma para todos. &n el caso de c)" m5apunta hacia arria y es

perpendicular al campo magnético y t + mB" que es el momento de torsi!n m%imo posile. Fara la espira en el caso a)" m5apunta en la direcci!n de5 y el momento de torsi!n es igual a cero.

&n el caso )" el momento de torsi!n tiene un valor intermedio entre cero y el m%imo. ii)" a) + )  + c). Ea que el campo magnético es uni'orme" hay una 'uerza neta cero entre las tres espiras.

 Guentes de campo magnético

Considere el campo magnético deido a la corriente a lo largo del alamre que se muestra

en la fgura ;3.2. rdene de mayor a menor los puntos

 A

"

B

 y

C,

en 'unci!n de la magnitud

del campo magnético deido a la corriente eistente a lo largo del elemento

d

s

5

que se

muestra.

B, C, A. &l puntoBes el m%s cercano al elemento de corriente. &l punto Ces el m%s ale(ado y el campo queda

reducido aAn m%s por el 'actor sen u en el producto cruz ds5 +rH. &l campo en Aes igual a cero

(6)

#n resorte rela(ado en espiral sin corriente se cuelga del techo.

Cuando se cierra un interruptor para que e&ista una corriente en el resorte

" 6las espiras se

a) acercan

"

) separan o c) no se mueven en asoluto,

a) Las oinas actAan como alamres que llevan corrientes paralelas en la misma direcci!n y" por consecuencia" se atraen.

b, d, a, c. La ecuaci!n ;3.0; indica que el valor de la integral de l$nea depende s!lo de la corriente neta que pasa a través de cada trayectoria cerrada. La trayectoria bencierra 0 :" la trayectoria d

encierra ; :" la trayectoria aencierra 4 : y la trayectoria cencierra  :.

b" por lo tanto a +c +. Las trayectoriasa"cyddan todas el mismo valor distinto de cero m3I,porque

el tamaJo y la

'orma de las trayectorias carecen de importancia. La trayectoria bno encierra corriente" y en consecuencia su integral de l$nea es igual a cero.

Considere un solenoide que" en comparaci!n con su radio" es muy largo. &ntre las

siguientes opciones" la

manera más efectiva de incrementar el campo ma'nético en el interior del solenoide

 es a) duplicar su longitud8 manteniendo constante el nAmero de

vueltas por unidad de longitud8 ) reducir su radio a la mitad" manteniendo constante el

nAmero de vueltas por unidad de longitud8 o c)

recubrir el solenoide con otra capa de vueltas de alambre conductor.

c). &l campo magnético en un solenoide muy largo es independiente de su longitud o radio. Cuierta de m%s con una

Figure

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