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Ing. Ronio Guaycochea 1
LICENCIATURA EN KINESIOLOGÍA Y FISIATRÍA
FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 - ELECTRICIDAD
LICENCIATURA EN KINESIOLOGÍA Y FISIATRÍA
FÍSICA BIOLÓGICA
TRABAJO PRÁCTICO Nº 6
ELECTRICIDAD
Ing. RONIO GUAYCOCHEA Ing. MARCO DE NARDI Ing. ESTEBAN LEDROZ Ing. THELMA AURORA ZANON
AÑO 2014
Ing. Ronio Guaycochea 2
LICENCIATURA EN KINESIOLOGÍA Y FISIATRÍA
FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 - ELECTRICIDAD
CUESTIONARIO
1. Que es la electricidad?
Corriente eléctrica: un flujo o desplazamiento de partículas cargadas eléctricamente; se
mide en amperios.
2. Que es corriente eléctrica
Se conoce como corriente eléctrica al movimiento de cargas eléctricas. La corriente puede
estar producida por cualquier partícula cargada eléctricamente en movimiento; lo más
frecuente es que sean electrones, pero cualquier otra carga en movimiento se puede definir
como corriente. Según el S.I. (Sistema Internacional), la intensidad de una corriente
eléctrica se mide en amperios, cuyo símbolo es A (amper).
3. Que es una carga eléctrica
La unidad más elemental de carga se encontró que es la carga que tiene el electrón, es decir
alrededor de 1,602×10-19
culombios y es conocida como carga elemental. El valor de la
carga eléctrica de un cuerpo, representada como q, se mide según el número de electrones
que posea en exceso o en defecto.
4. Electrostática:
Es la parte de la física que estudia las cargas eléctricas en reposo y los efectos que ellas
producen debido a su posición.
5. Que es carga eléctrica
Se denomina carga eléctrica a toda partícula capaz de atraer o repeler otras partículas
semejantes o bien a toda partícula capaz de realizar trabajo de atracción o repulsión
6. Que tipos de cargas existen
Carga positiva (+) y carga negativa (-)
7. Como se simbolizan las cargas eléctricas
Se simbolizan con la letra q
8. Que unidades tienen las cargas eléctricas?
Sistema MKS : El coulomb ( C )
Sistema CGS: ues (unidad electrostática de carga)
Equivalencia 1 Coulomb = 3 x 109 ues
9. Como es la atracción o repulsión entre cargas de igual y de distintos signo Cuerpos electrizados cuya carga son de signo contrarios se atraen y los que tienen igual
signo se repelen
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 - ELECTRICIDAD
10. Ley de Coulomb
La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales es directamente proporcional
al producto del valor absoluto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado
de las distancia que las separa. Esta fuerza tiene la dirección de la línea que las une. La
fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo
contrario. en el vacío
La ley de Coulomb nos describe la interacción entre dos cargas eléctricas del mismo o de
distinto signo. La fuerza que ejerce la carga q sobre la otra carga q´ situada una distancia d
2
´
d
qqKF
q: carga eléctrica MKS (Coulomb); CGS (ues) F = Fuerza entre las cargas Unidades MKS (N) CGS (Dina1) K = Constante que depende del medio
Para el aire o vacío
2
2
2
29
1)(
109)(
ues
cmDinaKCGSsistema
C
mNKMKSsistema
11. Que signo tiene la fuerza F? La fuerza F puede ser positiva (Fuerza de repulsión) o negativa (Fuerza de atracción)
Cargas de igual signo repulsión F Positiva
Cargas de distinto signo atracción F negativa
12. Como se distribuyen las cargas eléctricas?
Siempre que se carga eléctricamente un cuerpo las cargas se distribuyen en la superficie del
mismo. La distribución no es homogénea sino que se acumulan mas en los extremos puntas
o zonas angulosas.
13. Densidad eléctrica? Que es?
La cantidad de carga eléctrica que posee la superficie de un conductor se denomina
“densidad eléctrica”
En un cuerpo conductor aislado la distribución de las cargas eléctricas es siempre
superficial, pero su densidad varia de acuerdo con la forma del cuerpo
S
q
Unidades (MKS) densidad de carga
22 metro
Coulomb
m
C
Unidades (CGS) densidad de carga
22
arg
centimetro
acdecaelectrostiUnidad
cm
ues
14. Defina Campo eléctrico (E)
Toda carga eléctrica es capaz de ejercer su efecto (de atracción o repulsión) sobre otras
cargas ubicadas en su proximidad. A esta zona próxima a una carga (en donde la misma
ejerce su efecto sobre otras) se la denomina Campo eléctrico”
Existe un campo eléctrico en un punto dado, cuando sobre cualquier cuerpo cargado,
colocado sobre ese punto, se verifica una fuerza de atracción o repulsión de origen eléctrico
1 La Dina es la unidad de fuerza en el Sistema CGS. Se define como la fuerza que, aplicada a la masa de un
gramo, le comunica una aceleración de 1 cm/s²; equivale a 10-5
newton
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Toda carga eléctrica genera a su alrededor un campo eléctrico
Matemáticamente se define en cada punto de un campo eléctrico un vector campo eléctrico
( E )
q
FE (1)
Teniendo en cuenta la expresión de Coulomb
2
´
d
qqKF
Reemplazando e (1)
2
´
dq
qqKE
q
FE
2
´
d
qKE
E: Campo eléctrico N/C (Newton/Colulomb); Dina/ues (Dina/ unidad electrostática de
carga)
q: Carga eléctrica C (Coulomb)
d: Distancia (m) metro
15. Líneas de fuerza o líneas de campo
Se denominan líneas de fuerza o líneas de campo alas trayectorias que seguiría una carga
de prueba positiva si se la abandonara en distintos puntos del campo
Las cargas positivas generan campos eléctricos cuyas líneas de fuerza y cuyos vectores E
salen de la carga
+
Las cargas negativas generan campos eléctricos cuyas líneas de fuerza y cuyos vectores E
confluyen en la carga
-
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+ - + +
+ -
Lineas de campo alrededor de una
carga positiva y otra carga negativa
Lineas de campo alrededor de dos carga
positivas
16. Defina potencial eléctrico (V)
Es una magnitud escalar que representa el trabajo realizado o producido para trasnportar la
unidad de carga positiva desde la tierra (potencial cero) a un punto del campo de un cuerpo
cargado
El potencial eléctrico o potencial electrostático en un punto, es el trabajo que debe realizar
un campo electrostático para mover una carga positiva q desde dicho punto hasta el punto
de referencia.
qd
`qqKV
q
WV
d
`qqKWd
d
`qqKWdFW
d
`qqKF
2
2
d
qKV
q
WV
V = Potencial o diferencia de potencial eléctrico (Volt o Voltio2)
q = Carga de pruebe trasladada de un lugar a otro (coulomb)
W = Trabajo (Joule)
Definición de Volt o Voltio: voltio se define como la diferencia de potencial existente entre
dos puntos tales que hay que realizar un trabajo de 1 joule para trasladar del uno al otro la
carga de 1 Culomb.
17. Defina Diferencia de potencial eléctrico (V)
Es una magnitud escalar que representa el trabajo realizado o producido para transportar la
unidad de carga positiva de un punto a otro de un mismo campo eléctrico o de distintos
campos eléctricos
Nota
Si bien potencial eléctrico se simboliza con V y diferencia de potencial eléctrico con V ,
de ahora en mas (para las formulas) simbolizaremos con V tanto potencial eléctrico como la
diferencia de potencial, a la tensión o al voltaje.
2 El voltio se define como la diferencia de potencial existente entre dos puntos tales que hay que realizar un
trabajo de 1 joule para trasladar del uno al otro la carga de 1 Culomb.
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18. Defina capacidad eléctrica
Si consideramos un conductor en el vacío, aislado y alejado de otros cuerpos conductores,
si en estas condiciones recibe una carga q1, su potencial será V1, Si variamos la carga
variará su potencial. Comprobaremos entonces que en las condiciones antes indicadas
)tetancons(cteV
q
V
q
V
q
V
q
4
4
3
3
2
2
1
1
Esta constante se denomina Capacidad eléctrica del conductor
En el estudio de la electricidad, se denomina Capacidad (C) a la propiedad que posee un
conductor de adquirir carga eléctrica cuando es sometido a un potencial eléctrico con
respecto a otros en estado neutro.
La Capacidad queda definida numéricamente por la carga que adquiere el conductor por
unidad de potencial: Se define también como la razón entre la magnitud de la carga (q) en
cualquiera de los conductores y la magnitud de la diferencia de potencial (V)
V
qC
V = Potencial o Diferencia de potencial MKS (V) Volt
Q = Carga MKS (Coulomb) , CGS (ues)
C = Capacidad del conductor (Faradio)
19. Defina el faradio (F)
Es la unidad de capacidad eléctrica y se define como
Volt
CoulombFaradio
V
CF
Como esta unidad el (Faradio) resulta muy grande, en la practica se emplea el microfaradio
(F) que es la millonésima parte del faradio, es decir 1F = 1x10-6
F
20. Que es un condensador o capacitor como esta compuesto?
a) Un condensador o capacito es un dispositivo que sirve para almacenar energía y que está
formado por dos placas metálicas (armaduras) separadas por un aislante llamado
dieléctrico. Cuando un condensador es conectado a una pila o fuente, una de las placas se
carga positivamente y la otra negativamente.
b) Un condensador es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz
de almacenar energía sustentando un campo eléctrico.
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Cargas
Electricas
Voltaje V
Simbolo
q + q -
Placas paralelas
conductoras
Dielectrico
21. De que parámetros depende la capacidad?
La Capacidad depende de las características físicas del capacitor: forma de las
armaduras, de la distancia entre ellas y del medio aislante en que se encuentren.
Si el área de las placas que están frente a frente es grande la capacidad aumente
Si la separación entre placas aumenta, disminuye la capacidad
El tipo de material dieléctrico que se aplica entre las placas también afecta la
capacidad
C = Capacitancia
Eo = Constante que depende del dieléctrico
S = Superficie de las placas
d = distancia entre placas.
d
SEoC
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capacitor usado en la actualidad
22. ¿Qué es la electrodinámica?
La electrodinámica es la parte de la física que estudia a las cargas en movimiento y los
fenómenos que por ello se producen
23. Corriente eléctrica:
Así como el movimiento del agua en el lecho de un río se denomina corriente de agua el
movimiento de cargas eléctricas dentro de un conductor se llama corriente eléctrica
Se denomina corriente eléctrica a un conjunto de cargas que se mueven en determinada
dirección, por ejemplo:
Circulación de corriente en un alambre (cable): Las cargas que circulan son electrones
Esquema de un circuito eléctrico sencillo
Circulación de corriente en el interior de una cuba electrolitica: Las cargas que circulan son
iones (positivos y negativos)
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24. Intensidad de corriente (corriente eléctrica)
Se llama intensidad de la corriente eléctrica a la cantidad de carga por unidad de tiempo que
pasa por una sección transversal de un conductor.
Ampere)seg(
)coulomb(
t
qI
Frecuencia
Se denomina frecuencia a la cantidad de veces por segundo que la corriente eléctrica alterna
invierte su sentido
La frecuencia se mide en ciclos /segundo
HzHertz
Hertz)segundo(
)ciclos(f
Mas de 20.000 Hz alta frecuencia
Menos de 20.000 Hz baja frecuencia
25. Tipo de corriente eléctrica
Corriente continua: Es aquella en donde la intensidad de corriente es constante en el tiempo
(pilas, baterías). Implica un flujo de carga que fluye siempre en una sola dirección.
Corriente alterna: Es aquella en la cual la intensidad aumenta y disminuye cambiando
periódicamente de sentido
26. Circuito eléctrico
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Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos que unidos en forma adecuada permiten
el paso de electrones. Básicamente consta de los siguientes elementos.
Fuente, fem o generador: Es todo dispositivo que produce electricidad (o hace circular las
cargas) Todo generador posee dos electrodos entre los cuales existe cierta diferencia de
potencial a la cual se la llama fuerza electromotriz, (Que haya diferencia de potencial es el
requisito indispensable para que pueda circular corriente por un circuito). Ejemplo de
generadores, pilas y baterías.
Generador o
Fuente
Hilo
Conductor
Interruptor
Receptores
27. Generadores o fuentes
A los generadores se los llama “elementos activos”
Fuente ideal: es aquella que no posee resistencia interna
Fuente real: es aquella que posee resistencia interna.
28. Conductores (cables)
Sirven para cerrar el circuito, se los denomina elementos pasivos
Los conductores eléctricos (cables) están normalizados por la sección en mm2 (no por
diámetro) y para cada sección le corresponde una corriente máxima que puede conducir
Sección Sin ventilación Con ventilación
0,35 mm² 1,00 A 1,00 A
0,50 mm² 3,00 A 3,00 A
0,75 mm² 8,00 A 10,0 A
1,00 mm² 10,5 A 12,0 A
1,50 mm² 13,0 A 15,5 A
2,50 mm² 18,0 A 21,0 A
4,00 mm² 24,0 A 28,0 A
6,00 mm² 31,0 A 36,0 A
10,0 mm² 42,0 A 50,0 A
16,0 mm² 56,0 A 68,0 A
25,0 mm² 73,0 A 89,0 A
35,0 mm² 89,0 A 111 A
50,0 mm² 108 A 134 A
70,0 mm² 136 A 171 A
95,0 mm² 164 A 207 A
120 mm² 188 A 239 A
150 mm² 310 A 385 A
Corriente máxima en conductores
unipolares de Cobre
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29. Receptores:
Son aquellos elementos que “receptan” la energía eléctrica enviada por el generador y la
transforman en energía, calórica, mecánica, lumínica, etc.
30. Defina resistencia eléctrica
Es todo elementos de un circuito que ofrece cierta resistencia a la circulación de la corriente
La resistencia de un trozo de cable depende de:
– La longitud del cable (a mayor longitud mayor resistencia)
– La superficie de la sección transversal (a mayor sección, menor resistencia)
– Del material con que está construido el cable
– La Temperatura (a mayor temperatura, mayor resistencia)
31. Formula para el cálculo de la resietncia de un conductor
La formula siguiente calcula la resistencia en función del material y las dimensiones del
conductor
S
LR
R = Resistencia (ohm)
L = Longitud del conductor (metro)
S = Sección del conductor (mm2)
= Resistividad o resistencia especifica del material del conductor (.mm2/m)
Símbolo:
La siguiente tabla muestra valores de Resistividad específica y Conductividad especifica de
algunos materiales, el material mas conductor es la plata
Resistividad Conductividad Especifica
(.mm2/m)
Plata 0,01590 62,89
Cobre 0,01710 58,48
Oro 0,02350 42,55
Aluminio 0,02820 35,46
Wolframio 0,05650 17,70
Níquel 0,06400 15,63
Hierro 0,09710 10,30
Platino 0,10600 9,43
Material
2mm
m1
32. Definición de (ohm)
Ohm es la resistencia que posee un conductor cuando, al existir una diferencia de potencial
de un voltio entre sus extremos, permite un flujo de cargas de un amper.
33. Defina conductancia
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Se denomina conductancia eléctrica (G) de un conductor a la inversa de la resistencia
eléctrica, “la conductancia es la propiedad inversa de la resistencia eléctrica”
Unidades: Mho1
R
1G
34. Materiales conductores:
Un conductor eléctrico es un material que ofrece poca resistencia al movimiento de carga
eléctrica. Son materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja. Los
mejores conductores eléctricos son metales, como la plata, el cobre, el oro, el hierro y el
aluminio, y sus aleaciones.
35. Materiales aislantes
Material aislante: un material que no es conductor de la electricidad, es decir, un material
que resiste el paso de la corriente. Ejemplos: Plástico, cuarzo, madera, mica, vidrio,
cerámica, porcelana, losa, hules, minerales, XLPE y PVC. Los conductores (cables vienen
asilados de XLPE y PVC). El polietileno reticulado o XLPE3, PVC: Policloruro de vinilo.
36. Ley de Ohm
La ley de ohm, postulada por un físico y matemático alemán Ohm, es una de las leyes
fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades
básicas presentes en cualquier circuito son:
- Diferencia de potencial, Tensión, Voltaje (V)
- Resistencia () Ohm
- Intensidad de Corriente (A) Amperes
37. Postulado de la Ley de Ohm
El flujo de corriente que circula por un circuito eléctrico cerrado es directamente
proporcional a la tensión o voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia en
ohm de la carga que tiene conectada.
RIVR
VI
38. Instrumentos de medición
Voltímetro: Es un aparato que mide diferencia de potencial (Voltaje) entre dos puntos de un
circuito eléctrico, se conecta en paralelo.
Amperímetro: Es un aparato que mide intensidad de corriente (Amper), se conecta en serie
A
V
amperimetro
lamparabateriai
Esquema del circuito
3 XLPE: material termoestable, frente al PVC que es termoplástico. ¿Y qué significa esto? Pues que reaccionan de manera
distinta a los cambios de temperatura. Así, el PVC al calentarse se reblandece, cambia de forma y después al volver a
enfriarse recupera su consistencia y conserva su nueva forma. Al XLPE o POLIETILENO RETICULADO no le sucede
así: los cambios de temperatura no modifican sus propiedades mecánicas, gracias al proceso de reticulación.
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39. Conexiones de resistencias en serie
Todas las resistencia conectadas en serie son atravesadas por la misma corriente, ejemplo
los foquitos que se emplean para adornar el árbol de navidad
R1R2 R3
i
Resistencias conectadas en serie
R1, R2, R3 = Resistencias () ohm
i = Corriente (A) amper La resistencia total del circuito se calcula de la siguiente forma
321T RRRR
i
R1R2
V
+ -
RT = R1 + R2
Esquema electricoLamparas conectadas en serie
R1 R2 R3
i
V+ -
i
V1 V2 V3
321
332211
VVVV
cumplese
ViVViVRiVR
Vi
T
40. Resistencia en paralelo
Varias resistencias en paralelo cuando se encuentras todas conectadas a la misma diferencia
de potencial (Voltaje). De esta manera al llegar al paralelo la corriente se divide y por cada
una ellas circulan una corriente menor, (que depende del valor de la resistencia)
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V+ -
i
R1
R2
Esquema electrico
i1
i2
R2
R3
R1
V
+ -
iTi1
i2
i3
R2
R3
R1
V+ -
iTi1
i2
i3
Esquema electrico de resistencias conectadas en paralelo
(electricamente los dos circuitos son iguales)
La resistencia total del circuito se calcula:
321
321
111
1
1111
RRR
R
RRRR
T
T
La corriente en cada resistencia vale:
321
3
32
1
12
iiii
R
Vi
R
Vi
R
Vi
T
La corriente total se calcula:
T
TR
Vi
41. Las principales características de cada tipo de conexión serie o paralelo
Conexión en serie:
– A mayor cantidad de resistencias, mayor es la resistencia total
– Circula la misma intensidad por todas las resistencias
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– Existe distinta diferencia de potencial por todas las resistencias
Conexión en serie
– A mayor cantidad de resistencias, menor resistencia total
– Circula distinta intensidad por cada resistencia (a mayor R, menor i)}Existe la misma
diferencia de potencial (voltaje) en cada resistencia
42. Conexión de condensadores (capacitores)
Conexión serie
C1 C2 C3
V+ -
---
---
+ + +
+ + +
V1V2 V3
La capacidad total o equivalente
321
321
111
1
1111
CCC
C
CCCC
T
T
43. Conexión en paralelo de condensadores (capacitores)
321 CCCCT
321 VVVV
-
-
+
+
-
-
+
+
-
-
+
+
V+ -
C3
C2
C1
44. Energía almacenada por el condensador (capacitor)
VqW 2
1
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45. Potencia eléctrica
La potencia de un artefacto eléctrico indica la cantidad de energía que es capaz e entregar
por unidad de tiempo. Así cuando un calentador eléctrico calienta un litro de agua a 100°C
en cinco minutos y otro calentador, en el mismo tiempo consigue igual temperatura en dos
litros de agua resulta evidente que el segundo calentador tiene mayor potencia. Esto
demuestra que la potencia eléctrica es directamente proporcional al trabajo realizado en un
determinado tiempo. Por su parte, si una pava eléctrica para calentar el agua a 80 °C
demora 5 minutos y otra cuya pava lo hace en 10 minutos la primera tiene el doble de
potencia.
Entonces podemos establecer que la Potencia (P) es igual al cociente entre el Trabajo
(Energía) que efectúa la corriente eléctrica y el tiempo que emplea en hacerlo.
t
WP Teniendo en cuenta que por la ley de ohm RiV
Reemplazando se obtienen las siguientes formulas de potencia.
ViP RiP 2
R
VP
2
46. Unidades de potencia
)(
)(
VatioWattsVoltAmperPViP
VatioWattseg
JouleP
t
WP
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Al pasar corriente por una resistencia las cargas eléctricas pierden energía eléctrica que se
transforma totalmente en calor el cual es liberado al espacio. Este fenómeno se denomina
“Efecto Joule”.
Se conoce como efecto Joule al fenómeno irreversible por el cual si en un conductor circula
corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor1 2
debido a los choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan,
elevando la temperatura del mismo. El nombre es en honor a su descubridor, el físico
británico James Prescott Joule
Q = Calor
TiempoPotenciaQtPQ
La unidad mas utilizada de calor es la caloría
caloriasJoule 24,01
El calor generado por una resistencia por efecto joule es:
tRiQ 224,0
47. Corriente alterna
Definición de corriente alterna: Se denomina corriente alterna a la corriente eléctrica en la
que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación de la corriente
alterna más comúnmente utilizada es la de una oscilación senoidal (figura)
La tensión alterna monofásica usada en Argentina es 220
Y la frecuencia f = 50 Hz o 50 ciclos/seg
Tomacorriente Enchufe
220 V
Conductor de tierra
FaseNeutro
48. Cuales es la tensión y frecuencia que se utiliza en Argentina
La tensión domiciliaría utilizada en la Argentina es 220 V, la frecuencia f = 50 Hz o 50
ciclos/seg
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49. Efectos de la corriente al atravesar el organismo humano Efectos de la corriente al
atravesar el organismo humano, hacer una clasificación de daños según la corriente
que circula por el cuerpo humano.
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PROBLEMAS
Problema 1.
Que fuerza de repulsión existe entre dos cargas de + 3 C y +7 C separadas por 50 cm y
se encuentran el vacío.
Resolución
)N0,756
5,0
107103109
109
´
2
66
2
29
2
29
2
m
CC
C
mNF
C
mNK
d
qqKF
+ - + +
+ -
0,756 N0,756 N
Problema 2.
Si sobre una carga de 2 nC, otra carga situada a 6,1 A° de distancia ejerce 50 N ¿Cuánto
vale la otra carga?
Resolución
Unidad de longitud: 1 angstrom (A°): 10-10
metros
Unidad de carga 1 nC = 1 nano colulomb
)C
CC
mN
metroNq
qK
dFq
metroAd
CnCq
datos
C
mNK
d
qqKF
18-
9
2
29
102
10
9
2
29
2
101,06
102109
101,650
´
101,61,6
1022
109
´
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Problema 3.
Sabiendo que la capacidad de un condensador es de 2 mF y que su voltaje es de 2 x 10-2
V,
calcular la carga.
Resolución
coulombVFqVCqV
qC
VVFCDatos
05-23
23
104,00102102
102;102
Problema 4.
¿Cuál será la diferencia de potencial que existe en un conductor para que haya un flujo de
cargas de 10 A si la resistencia es 5 m
V1051051010
105
1010
8-36
3
6
AVRIV
R
AI
Datos
Problema 5.
dado un circuito eléctrico determine la diferencia de potencial y la carga eléctrica teniendo
en cuenta los siguientes datos I = 28 nA, t =5 Seg , R = 1,25 x 108 .
Resolución
VAVRIV
CoulombSegAq
tIqt
qI
SegtAnAI
Datos
5,31025,11028
101,41051028
105;102828
:
89
13-69
69
Problema 6.
Un circuito eléctrico simple tiene una pila de 9 V y una intensidad de 5 amper. Calcular la
resistencia del circuito.
AA
VR
i
VR 8,1
5
9
Problema 7.
Calcula la intensidad de una lavadora que atraviesa una resistencia de 5 y que tiene una
diferencia de potencial entre los extremos del circuito de la lavadora de 220 V.
A445
220
Vi
R
Vi
Problema 8.
Calcular la diferencia potencial entre dos puntos del circuito de un microondas por el que
atraviesa una corriente de 10 A y tiene una resistencia de 30 .
VAVRiV 3003010
Problema 9.
Calcula la intensidad de la corriente eléctrica que atraviesa una resistencia de 50 , si entre
los puntos de los extremos del circuito hay una tensión de 10 V.
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LICENCIATURA EN KINESIOLOGÍA Y FISIATRÍA
FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 - ELECTRICIDAD
AV
iR
Vi 2,0
50
10
Problema 10.
Se conectan 3 resistencias en serie como muestra la figura. Calcular la resistencia total.
R1 = 3 R2 =4,5 R3 = 6,3
i
V+ -
i
8,133,65,43321 TT RRRRR
Problema 11.
Si conectamos 5 resistencias de 500 c/u en paralelo, Calcular la resistencia total.
R2
R3
R1
V
+ -
iTi1
i2
i3
R4
i4
i5
R5
1005
500
500
5
1
500
1
500
1
500
1
500
1
500
1
1
TT
T
RR
R
Problema 12. Se tienen tres circuitos eléctricos como los mostrados en las figuras, calcular
la variable que falta.
a)
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 - ELECTRICIDAD
R = 8 (ohm)
V = 110 Vi
i
A13,758
110
Vi
R
Vi
b) R = 10 (ohm)
V i = 5 A
i
V95195 AVRiV
c) R ( )
V = 48 V i = 5 A
i
9,65
48
A
VR
I
VR
Problema 13. Se tiene un circuito como el mostrado en la figura calcular: a) representar
como circuito eléctrico b) la corriente eléctrica que circula por la estufa eléctrica de 1500
W y la sección del conductor c) calcular la potencia acalórica producida en 2 horas
1KWh = 860 Kilocalorias.
a)
220 V
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Circuito eléctrico
i
i
Estufa electrica
1500 W
220 V
b) A6,81220
1500
V
Wi
P
ViiVP
Se debe utilizar como mínimo cable de 0,75 mm2 para más seguridad utilizar 1 mm
2
c)
Energía eléctrica en 2 horas
Kcalorias25808603Calor
asKilocalori 860 KWh 1
33000
11000
300021500
KWh
KWhWh
KwhWh
WhhWEtPE
Problema 14.
Si se conecta una resistencia de 5 K a una tensión de 110 V. Calcular la potencia disipada
por la resistencia.
i
110 V
+ -
5 K
W2,425000
)110( 2
22
VP
R
VPRiPiVP
Problema 15. Calcular la resistencia de un calefactor por el que circulan 8 mA, si su
potencia es de 40 vatios
)
K625625000008,0
40
40008,0
22
2
A
WR
i
PRRiP
WPAiDatos
Problema 16. Energía Eléctrica, con los datos del problema 13, calcular el costo de
consumo de energía eléctrica, en un mes, si el Kw.h cuesta $ 0,64. y funciona 8 hs por día
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 - ELECTRICIDAD
$201,6$64,0
360
36030121
301
1285,11
KwhKwhCosto
KwhKwhmes
diasmes
KwhhsKwdia
Energia
Problema 17.
a) Calcular la resistencia eléctrica de un conductor de cobre de 1,5 mm2 y que tiene
una longitud de 30 m, Idem si el conductor es de Aluminio.
0,5645,1
3002820,0
0,3425,1
3001710,0
02820,001710,0
2
2
2
2
22
mm
m
m
mmR
S
LR
mm
m
m
mmR
S
LR
m
mm
m
mmAlcu
b) Calcular la resistencia eléctrica de un conductor de aluminio de 6 mm2 que tiene
una longitud de 50 m, idem si el conductor es de cobre.
0,14256
5001710,0
0,2356
5002820,0
02820,001710,0
2
2
2
2
22
mm
m
m
mmR
S
LR
mm
m
m
mmR
S
LR
m
mm
m
mmAlcu
Problema 18. Asociación Serie de Resistencias en serie, siendo V=48 V, R1=2 , R2 = 1
, R3 = 4 ,
Calcular: a) La resistencia equivalente, b) La corriente ( i ); c) Las tensiones V1, V2 y V3 R1
Vi
R2 R3i
V1 V2 V3
Se debe cumplir V = V1+V2+V3
V48V27,4285,6V13,7148VcumpleSe
V27,424A6,85V
85,61A6,85V
V13,712A6,85V
A6,857
48
7412
321
333
222
111
321
VVVV
VRi
VVRi
VRi
Vi
R
Vi
RRRRR
T
TT
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 - ELECTRICIDAD
Problema 19. Calcular la corriente eléctrica en el circuito de resistencias en paralelo
mostrado en le figura. Calcular: a) La resistencia equivalente, b) La corriente total ( iT ); c)
Las corrientes i1, i2 e i3
R1= 3
R2 =2
R3 = 4
V = 60 V
i1
i2
i3
iT
iTSe debe cumplir iT = i1 + i2 +i3
VAVRiVcumpleSe
AAAAiiiii
AV
iR
Vi
AV
iR
Vi
AV
iR
Vi
R
TT
TT
T
600,92656060
65153020
154
60
302
60
203
60
0,92
4
1
2
1
3
1
1
321
1
3
3
2
2
2
1
1
1
Problema 20. Determinar el condensador equivalente de los circuitos mostrados en la
figuras, siendo C1 = 2 F, C2 = 3 F y C3 = 4,2 F
1 F = 1 x 10-6
F
C1 C2 C3
V+ -
---
---
+ + +
+ + +
V1V2 V3
F0,93
2,4
1
3
1
2
1
1
111
1
321
FFF
C
CCC
C eqeq
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-
-
+
+
-
-
+
+
-
-
+
+
V+ -
C3
C2
C1
FFFFCCCCC eqeq 2,92,432321
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 - ELECTRICIDAD
TRABAJO PRÁCTICO A ENTREGAR POR EL ALUMNO
PROBLEMAS
Problema 1.
Que fuerza de atraccion existe entre dos cargas de + 2,7 C y - 6,5 C separadas por 45 cm
y se encuentran el vacío.
Problema 2.
Si sobre una carga de 4,5 nC, otra carga situada a 6,2 A° de distancia ejerce 60 N ¿Cuánto
vale la otra carga?
Problema 3.
Sabiendo que la capacidad de un condensador es de 3 mF y que su voltaje es de 1.75 x 10-2
V, calcular la carga.
Problema 4.
¿Cuál será la diferencia de potencial que existe en un conductor para que haya un flujo de
cargas de 13 A si la resistencia es 3 m
Problema 5.
dado un circuito eléctrico determine la diferencia de potencial y la carga eléctrica teniendo
en cuenta los siguientes datos I = 28 nA, t =4 Seg , R = 1,35 x 108 .
Resolución
Problema 6.
Un circuito eléctrico simple tiene una pila de 12 V y una intensidad de 2 amper. Calcular la
resistencia del circuito.
Problema 7.
Calcula la intensidad de una lavadora que atraviesa una resistencia de 3,6 y que tiene una
diferencia de potencial entre los extremos del circuito de la lavadora de 110 V.
Problema 8.
Calcular la diferencia potencial entre dos puntos del circuito de un microondas por el que
atraviesa una corriente de 12 A y tiene una resistencia de 7 .
Problema 9.
Calcula la intensidad de la corriente eléctrica que atraviesa una resistencia de 45 , si entre
los puntos de los extremos del circuito hay una tensión de 24 V.
Problema 10.
Se conectan 3 resistencias en serie como muestra la figura. Calcular la resistencia total.
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 - ELECTRICIDAD
R1 = 4,5
R2 = 3 R3 = 6
i
V+ -
i
8,133,65,43321 TT RRRRR
Problema 11.
Si conectamos 5 resistencias de 60 c/u en paralelo, Calcular la resistencia total.
R2
R3
R1
V
+ -
iTi1
i2
i3
R4
i4
i5
R5
Problema 12. Se tienen tres circuitos eléctricos como los mostrados en las figuras, calcular
la variable que falta.
a) R = 5 (ohm)
V = 64 Vi
i
b)
R = 10 (ohm)
V i = 12 A
i
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 - ELECTRICIDAD
c) R ( )
V = 64 V i = 3 A
i
Problema 13. Se tiene un circuito como el mostrado en la figura calcular: a) representar
como circuito eléctrico b) la corriente eléctrica que circula por la estufa eléctrica de 1000
W y la sección del conductor c) calcular la potencia acalórica producida en 4 horas
1KWh = 860 Kilocalorias.
a)
220 V
Circuito eléctrico
Problema 14.
Si se conecta una resistencia de 7 K a una tensión de 120 V. Calcular la potencia disipada
por la resistencia.
Problema 15. Calcular la resistencia de un calefactor por el que circulan 5 mA, si su
potencia es de 30 vatios
Problema 16. Energía Eléctrica, con los datos del problema 13, calcular el costo de
consumo de energía eléctrica, en un mes, si el Kw.h cuesta $ 0,64. y funciona 4 hs por día
Problema 17.
a) Calcular la resistencia eléctrica de un conductor de cobre de 4 mm2 y que tiene
una longitud de 40 m, Idem si el conductor es de Aluminio.
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 - ELECTRICIDAD
b) Calcular la resistencia eléctrica de un conductor de aluminio de 2,5 mm2 que
tiene una longitud de 25 m, idem si el conductor es de cobre.
Problema 18. Asociación Serie de Resistencias en serie, siendo V= 64 V, R1=2,5 , R2 =
3 , R3 = 5 ,
Calcular: a) La resistencia equivalente, b) La corriente ( i ); c) Las tensiones V1, V2 y V3
Problema 19. Calcular la corriente eléctrica en el circuito de resistencias en paralelo
mostrado en le figura. Calcular: a) La resistencia equivalente, b) La corriente total ( iT ); c)
Las corrientes i1, i2 e i3
R1= 2,5
R2 =3,2
R3 = 2,7
V = 80 V
i1
i2
i3
iT
iTSe debe cumplir iT = i1 + i2 +i3
Problema 20. Determinar el condensador equivalente de los circuitos mostrados en la
figuras, siendo C1 = 3,1 F, C2 = 4 F y C3 = 6,1 F
1 F = 1 x 10-6
F
C1 C2 C3
V+ -
---
---
+ + +
+ + +
V1V2 V3
-
-
+
+
-
-
+
+
-
-
+
+
V+ -
C3
C2
C1
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