CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA II
1. Determina cuál será el voltaje entre los bornes de una batería si su resistencia interna es de 0,7 Ω, su fuerza electromotriz 12 voltios y se halla conectada a un circuito con dos bombillas en paralelo de valores resistivos R1 = 3 Ω y R2 = 4 Ω.
Solución: 8,52 V
2. Disponemos de dos pilas conectadas en serie para alimentar un electroimán. Sabiendo que la resistencia interna del electroimán es de 6 ohmios y las fuerzas electromotrices 4,5 V y 12 V, determina la potencia perdida, debida al efecto Joule, y la tensión en los bornes de salida si la resistencia interna de cada pila es de 1 ohmio.
Solución: 8,51 W y 12,38 V.
3. Averigua el tiempo que tardará en cargarse una batería si su capacidad es de 60 Ah y se suministra una intensidad constante de 13 A. ¿Qué capacidad, en
culombios, tendrá la batería una vez cargada?
Solución: 4,62 h y 216000 C
4. Calcula la intensidad de corriente que atravesará dos bombillas conectadas en serie si sus resistencias son: R1 = 4 Ω y R2 = 7 Ω. Ambas están conectadas a una
pila de 12 V (se desprecia la resistencia interna de la pila y del cable). Determina también la diferencia de potencial en los extremos de cada bombilla.
Solución: I = 1,09 A; V1 = 4,36 V; V2 = 7,64 V
5. Averigua la energía total consumida al año por las lámparas del ejercicio anterior si están conectadas una media de 4 horas diarias.
Solución: 19,11 kWh
6. Calcula la diferencia de potencial entre los bornes de una baterías y entre los extremos de dos bombillas conectadas en paralelo si la fuerza electromotriz de la batería es de 14 V y las bombillas tienen valores resistivos de R1 = 7 Ω y R2 = 5 Ω.
La resistencia interna de la batería es de 0,6 Ω.
Solución: V = V1 = V2 = 11,61 V
7. Determina la potencia de cada lámpara del ejercicio anterior.
Solución: 26,96 W y 19,26 W
8. Calcula la energía total consumida, diariamente, por tres lámparas de valores R1
= 6 Ω, R2 = 5 Ω y R3 = 3 Ω, en el que R1 y R2 están en paralelo y R3 en serie, si están
conectadas a un generador de corriente continua de 24 V.
Solución: 2,41 kWh
9. Un radiador eléctrico lleva una inscripción que dice: “220 V, 1760 W”. Calcular: a) La intensidad de la corriente que circula por él.
b) Su resistencia.
c) Lo que gasta en 2 horas, sabiendo que el kWh cuesta 0,10 euros.
d) El número de calorías que desprende en esas 2 horas, suponiendo que toda la energía eléctrica se transforme en calor.
10.Al funcionar durante cierto tiempo un termo eléctrico el contador registra un consumo de 10 kWh. Calcular:
a) La cantidad de calor producido.
b) El tiempo transcurrido hasta que se desprendió esa cantidad de calor, si la tensión fue de 100 V y la intensidad de 10 A.
c) El número de litros de agua que pudieron ser calentados con ese calor, haciendo que su temperatura pasara de 10ºC a 96,4ºC.
Solución: a) 8,64·106 cal. b) 10 horas. c) 100 litros de agua.
11.Dos lámparas, una de 60 W y otra de 100 W, ambas para 125 V de tensión, están asociadas en serie. Calcular:
a) La resistencia de cada lámpara.
b) La intensidad de corriente que las atraviesa. c) ¿Cuál de ellas lucirá más y por qué?
Solución: a) 260,4 Ω y 156,2 Ω. b) 0,30 A. c) La primera.
12.Una bombilla eléctrica de 40 W y 110 V se conecta por error a la red de 220 V. Durante un momento brilla intensamente y luego se funde. Calcular:
a) La potencia soportada por la bombilla durante el tiempo que estuvo conectada erróneamente.
b) La resistencia que habría que intercalar en serie co n la bombilla en su conexión a la red de 220 V, para que funcionase correctamente.
c) La potencia total consumida en el caso anterior y el número de kWh consumidos por el sistema resistencia-bombilla durante 12 horas de funcionamiento.
Solución: a) 160 W. b) 302,5 Ω. c) 80 W y 0,96 kWh
13.Una bombilla de 120 V y 60 W se monta en paralelo con una resistencia de 80 Ω. Si disponemos de una alimentación de 220 V. ¿Qué resistencia debe ponerse en serie con el conjunto para que no se funda la bombilla?
Solución: 50 Ω.
14.Determinar la tensión que se aplica a un receptor por una línea eléctrica de 1 mm2 de sección y 50 m. de longitud por la que circula una corriente de 5 A,
sabiendo que en el punto de conexión existe una tensión de 230 V. (Resistividad del cobre, 1,7·10-8 Ω·m).
Solución: 221,5 V
15.En el circuito de la figura se sabe que la intensidad que circula por la resistencia de 15Ω es 4 A.
a)Hallar la fuerza electromotriz del generador y la
diferencia de potencial entre los extremos A y B del mismo. b) Hallar la potencia del generador.
c) La resistencia de 10 Ω es una bombilla. ¿Cuánta energía consumirá en 2 días funcionando continuamente?
16.Un generador de 120 V de fuerza electromotriz y 0,5 Ω de resistencia interna suministra una corriente de 12 A a un motor situado a 200 metros. La línea se compone de hilo de cobre de 4 mm de diámetro y de resistividad 1,8·10-8 Ω·m. La
resistencia interna del motor es de 2 Ω. Calcular: a) Resistencia del conductor.
b) Tensión en los bornes del generador. c) Caída de tensión en la línea.
d) Fuerza contraelectromotriz del motor.
e) Valor de la resistencia que habría que colocar en el circuito para que en el arranque la corriente no pase de 20 A.
Solución: a) 0,573 Ω. b) 114 V. c) 6,876 V. d) 83,1 V. e) 2,927 Ω
17.En el circuito de la figura, estando el interruptor abierto, la lectura del amperímetro es de 3 A. Determinar:
a) La fuerza electromotriz del generador. Se cierra el interruptor. Razonar:
b) Si aumenta o disminuye la potencia generada por el generador. c) Si aumenta o disminuye la lectura del voltímetro.
Solución: a) 45 V. b) Aumenta. c) Disminuye.
18.¿Qué potencia consume la resistencia de 20 Ω del circuito de la figura?
19.La figura representa un circuito en el que un generador de 300 voltios de fuerza electromotriz y 5 ohmios de resistencia interna alimenta a un motor de 50 voltios de fuerza contraelectromotriz y 12 ohmios de resistencia interna y a dos
resistencias de 12 y 24 ohmios como muestra la figura. Hallar:
a) Intensidad de la corriente que atraviesa el motor.
b) Diferencia de potencial entre los bornes del generador. c) Potencia consumida en la
resistencia de 12 Ω
Solución: a) 10 A. b) 250 V. c) 533,33 W
20.Determina el valor de la fuerza electromotriz del generador de la derecha en el circuito de la figura para que la diferencia de potencial en los extremos de la resistencia de 3 Ω sea 9 voltios.
Solución: 10 voltios
21.Un generador de 4 Ω de resistencia forma circuito con una cierta resistencia R y un amperímetro de 9 Ω de resistencia. Hallar el valor de la resistencia R, sabiendo que el amperímetro indica la misma intensidad de corriente si dicha resistencia se conecta con él en serie o en paralelo.
Solución: 6 Ω
22.Una dinamo de fuerza electromotriz 100 V y resistencia interna 3 de ohmios se conecta en serie a una resistencia de 20 ohmios y a un motor de fuerza
contraelectromotriz 50 V y resistencia interna 2 ohmios. Calcular: a) Intensidad de corriente en el momento de arranque del motor.
b) Intensidad de corriente durante el normal funcionamiento del motor. c) Potencia total del generador.
d) Potencia utilizada por el motor.
e) Tensión en los bornes del generador y del motor. f) Rendimiento del generador y del motor.
Solución: a) 4 A. b) 2 A. c) 200 W. d) 100 W. e) 94 V y 54 V. f) 94% y 93%.
23.Una dinamo de fuerza electromotriz 130 V y resistencia interna 0,65
ohmios,puesta en un circuito con una resistencia exterior, da una corriente de 20 A. Calcular:
a) La diferencia de potencial entre los bornes de la dinamo. b) La potencial útil.
24.Un generador de fuerza electromotriz 100 V y resistencia interna despreciable forma un circuito con una resistencia de 10 Ω y un motor, colocados en serie. La resistencia está introducida en un calorímetro y se comprueba que si el motor no gira en el calorímetro se producen 2000 calorías en 1 minuto; en cambio, si gira el motor, en el mismo tiempo se producen 200 calorías. Calcular:
a) Intensidad de la corriente en ambos casos. b) Resistencia interna del motor.
c) Fuerza contraelectromotriz del motor.
Solución: a) 3,73 A y 1,18 A. b) 16,8 Ω. c) 68,83 V
25.En el circuito de la siguiente figura, calcula:
a) El valor de las intensidades.
b) La potencia y energía consumida por cada uno de los receptores, suponiendo que han estado
funcionando 25 horas.
Solución: a) 1,93 A, 2,80 A y 0,87 A. b) 62,72 W; 22,43 W; 2,25 W; 1,57 kWh; 0,56 kWh; 0,056 kWh
26.En el circuito de la siguiente figura, calcula: a) La intensidad de corriente en cada rama. b) La tensión en la resistencia de 2 ohmios.
c) La potencia consumida en la resistencia de 5 ohmios.
27.En el circuito de la figura, calcular:
a) La intensidad de la corriente en cada una de las ramas. b) La potencia que consume la resistencia de 8 ohmios.
c) El costo de funcionamiento del circuito conectado permanentemente durante un año si suponemos un precio de 0,10 euros el kWh.
Solución: a) 2,7 A; 3,25 A; 0,55 A. b) 2,42 W. c) 53,09 euros
28.Calcula las intensidades que circulan por cada una de las ramas de la red
Solución: 10 A, 4 A, 6 A
29.Calcula las intensidades que circulan por cada una de las ramas de la red
Solución: 3 A, 2 A, 5 A
31.Para alimentar un horno eléctrico se utiliza un voltaje de unos 900 voltios (c.c.) y una potencia de 10 kW. Calcula la sección que debe tener el cable, si su longitud es de 600 metros, para que la caída de tensión sea del 1%.
Solución: 12,74 mm2
32.Calcula la sección mínima que deberá tener la línea que alimenta una base de enchufe si en ella se va a conectar un radiador de potencia 3000 W, siendo la densidad admisible de δ = 4 A/mm2 y el voltaje 220 V.
Solución: 3,41 mm2
33.Se quiere instalar en una feria una atracción de potencia 12 kW mediante un cable de cobre que dista del punto de conexión 2500 m. Calcula la sección mínima si la caída de tensión es del 2% y el transformador suministra 380 V.
Solución: 357,34 mm2
34.Un transformador se alimenta a una red en el primario de 220 V, suministrando en el secundario una tensión de 127 V y 10 A. Sabiendo que el número de espiras del secundario son 26, calcular:
a) Número de espiras del primario.
b) Potencia suministrada por el transformador.
c) Intensidad del primario si el transformador se considera ideal.
Solución: a) 45 espiras; b) 1270 W; c) 5,77 A.
35.Una instalación fotovoltaica alimenta a 24 V, en corriente continua, una casa aislada con los siguientes receptores:
• Un frigorífico de 120 W. • Una televisión de 240 W.
• Una bomba de agua de 420 W.
• Tres lámparas de 40 W cada una.
Si la distancia entre el cuarto de baterías y la caja de derivación que reparte la energía a los receptores es de 16 metros, determinar, en el supuesto de que todos los receptores estén funcionando al mismo tiempo:
a) La sección teórica del cable de cobre, si se desea que la caída de tensión máxima en la línea sea del 3 % (resistividad del cubre 0,0175 Ω·mm2/m).
b) La sección normalizada a instalar y la caída de tensión real.
Secciones normalizadas (mm2)
1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50
c) La potencia perdida en el cable normalizado seleccionado.
Solución: a) 29,16 mm2; b) 35 mm2; 2,5 %; c) 21,6 W.
36.Una lámpara de incandescencia tiene marcados los siguientes valores: 200 W y 230 V. Si se alimenta mediante un cable de 1,5 mm2 de sección y resistividad
0,018 Ω·mm2/m, determina:
a) La intensidad de corriente máxima que puede circular por la lámpara. b) La longitud máxima del cable para que la caída de tensión desde la
alimentación a la lámpara no supere el 3 %.
37.Un calefactor eléctrico está formado por un conductor de resistividad 0,018 Ω·mm2/m y las siguientes dimensiones: longitud 66 m y diámetro 0,5 mm. Si está
conectado a una red de 220 V, calcula: a) La resistencia del calefactor.
b) La potencia disipada por el calefactor.
c) El calor producido si está conectado durante 90 minutos.
Solución: a) 6 ohmios. b) 8067 W. c) 10421,5 kcal.
38.Se ha formado una batería conectando 5 pilas con una f.e.m. de 1,8 V cada una y una resistencia interna de 0,2 ohmios. Se conectan dos lámparas en paralelo de 8,2 ohmios cada una a una distancia de 25 metros de la batería, siendo las características del conductor de cobre las siguientes: 1,13 mm de diámetro y resistividad 0,018 Ω·mm2/m. Determina:
a) La resistencia total del circuito.
b) La intensidad suministrada por las baterías y la que consume una lámpara. c) La diferencia de potencial en bornes de las lámparas y de las baterías.
