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DEPARTAMENTO DE FÍSICA (4ºBTO)
Electricidad
Guía de problemas
Datos útiles
1 cal equivale a 4,18 J
1 kWh equivale 3,6 106 J
Corriente Tensión y Resistencia
1) Se conecta una resistencia de 22 . a una fuente de tensión de 220 Volt. ¿Qué corriente
circulará por ella?
2) Si por una resistencia que se conecta a una fuente de 12 Volt se desea que circule una corriente
de 0,5 Amp. ¿Qué valor deberá tener la resistencia?
3) En las dos situaciones mostradas en el dibujo se enciende una lámpara (con una resistencia de
40 ). En el caso A se usa una pila chica y en el caso B una pila grande. El amperímetro está
para medir la corriente eléctrica que circula por el circuito.
Pila
Pila
1,5 V
1,5 V
A
Lámpara
Amperímetro
caso A
A
Lámpara
a) Calcular para cada caso
la corriente que circula
por el circuito
b) ¿Cuál es la diferencia
entre colocar una pila
grande y una chica?
Amperímetro
caso B
4) En el ejercicio anterior, ¿qué resistencia deberá tener la lámpara para que la intensidad de
corriente sea de 500 mA (500 miliAmperes)?
5) Se realizó un experimento para analizar qué
cantidad de corriente circula por dos elementos
distintos, para ello se utilizó una fuente de
tensión variable (es un dispositivo que a través
de una perilla permite regular la tensión que se
entrega). Los valores obtenidos fueron los
siguientes:
Material A
Tensión
Corriente
(Volt)
(Ampere)
0
0
2
0.4
4
0.8
6
1.2
8
1.6
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Fuente de
tensión
variable
Amperímetro
A
material
Material B
Tensión
Corriente
(Volt)
(ampere)
0
0
2
0.2
4
0.4
6
0.8
8
1.6
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a) Graficar para ambos casos, la tensión en función de la corriente.
b) Hallar la resistencia para cada caso.
c) ¿Cuál de los dos materiales cumple con la ley de Ohm?
6) El daño causado por un choque eléctrico depende de la corriente que fluye a través del cuerpo,
como se indica en la siguiente tabla (datos sacados del libro “Física Conceptual”)
Corriente (miliamperes)
0,1
1
5
Más de 15
70
Efectos
No se siente nada
Se siente
Puede causar dolor
Se pierde el control de los músculos
Puede causar la muerte
Una persona con la piel seca posee una resistencia desde un brazo hasta el otro de 105 . Cuando
la piel está húmeda la resistencia puede bajar hasta 5x103.
a) Cuál será la máxima tensión conectada entre los brazos de una persona con la piel seca para
que no se sienta nada?
b) Cuál será la tensión mínima para provocar la contracción muscular en una persona con la piel
húmeda?
Potencia y Energía eléctrica
7) Las características de una lámpara eléctrica son 220V y 75W. Hallar su resistencia cuando está
encendida y la intensidad de corriente que circula por ella.
8) Una lámpara para un automóviles de 4 de resistencia se conecta a la batería de 12 Volt.
a) Calcular la corriente que circula y la potencia de la lámpara
b) ¿Cuántos Joules de energía consumirá si se la deja encendida durante 4 horas?
9) Por un motor eléctrico que se conecta a una fuente de tensión de 220V, circula una corriente de
intensidad 2,5 A. Hallar la resistencia, la potencia y la energía que se suministra al motor
durante dos horas de funcionamiento (expresar la energía en Joules, kwh y calorías).
10) Magnitudes: vinculá con flechas las magnitudes físicas con sus respectivas unidades.
 HP
 Intensidad de corriente
 Watt
 Tensión
 Ampere
 Potencia
 kWh
 Corriente eléctrica
 caloría
 Energía
 CV
 Potencial eléctrico
 Joule
 Carga eléctrica
 Volt
 Coulomb
 Newton
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11) Comparar lo que sucede en 2 circuitos, cuya única diferencia es que, en uno, la resistencia es el
doble que el otro :
Para cada caso calcular:
=20V
a) La energía entregada por cada
resistencia en 10 minutos.
b) La potencia total del circuito.
c) ¿Cuál pila se gastará más rápido?
d) Si se utilizan para calentar agua, ¿cuál
de los dos lo hará más rápidamente?
=20V
5
Caso A
10
Caso B
12) Se consideran tres bombitas de luz cuyas características de voltaje y potencia son las siguientes:
1. 110V 75W
2. 220V 75W
3. 220V 150W
a) Clasificá por orden creciente las resistencias de las tres bombillas.
b) Clasificá por orden creciente las intensidades que atraviesan cada bombilla cuando está
conectada a la tensión adecuado.
13) Para resolver el ejercicio tendrás que leer la siguiente información:
Al calentar un líquido, cuanto mayor energía se le entregue, más subirá su temperatura
Para el agua se demuestra que:
Temperatura
Energía Entregada (Joule) = masa de agua (g)   Temperat. (ºC)  4,18 Jouile/(gºC)
Por ejemplo si la temperatura de 100 g agua subió de 10ºC a 25ºC, la energía
entregada fue de
EEntregada= 100g  (25ºC-10ºC)  4,18 Jouile/(gºC) = 6270 J
Energía
Entregada
En el circuito eléctrico que se muestra en la figura, la resistencia es la encargada de entregar energía
(que es la que calienta el agua). Calcular:
a) Qué cantidad de energía tendré que entregarle a 100 kg de agua para que su
temperatura suba de 10ºC a 40ºC ?
50
b) Si para calentarlo, es decir entregarle la energía calculada en el punto anterior, se
dispone de un calentador eléctrico de 50  conectado a la red de 220V. ¿Cual será
la potencia y cuánto se tardará en calentarlo?
c) Si se deja encendido el calentador durante 5 horas ¿Qué temperatura alcanzará el
agua?
d) Y si se lo deja encendido durante 20 horas qué es lo que sucederá con la temperatura del agua?
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14) Analizar la siguiente boleta de electricidad y responder
a) ¿Cada cuánto tiempo, aproximadamente se computa el consumo?
b) ¿Cuánto cuesta cada kwh, sin considerar los impuestos ni el cargo fijo (se lo denomina
“Precio facturado cargo variable”?
c) En la boleta se indica el consumo del último bimestre y lo compara con el mismo bimestre
pero del año anterior. El dueño del departamento nos comentó que este año se había
comprado un aire acondicionado para utilizarlo en las noches calurosas. Estimando la
potencia de un aire acondicionado en 1800 w y cada noche de 8 horas. Cuántas noches
aproximadamente se utilizó el aire acondicionado?
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15) La siguiente tabla indica los artefactos utilizados en una vivienda con sus correspondientes
potencias y las horas diarias que están encendidos normalmente (conectados a la red de 220 V).
Artefacto
1 televisor
1 heladera
10 lamparitas
1 lavarropas
2 acondicionadores de aire
1 plancha
Potencia (W)
(por unidad)
200
150
60
650
1800
500
tiempo (h)
(por unidad)
5
24
6
3
7
1
Si bien la heladera está enchufada
durante las 24 hs, el motor no funciona
todo el tiempo, es por eso que la
potencia de 150 w está tomada como
valor promedio
a) Calcular el consumo bimestral en kwh y su costo.
b) Si se utilizan todos los artefactos simultáneamente ¿qué corriente circulará por el tablero
principal?
16) A veces se hacen barbaridades a la hora de enchufar cosas, éste es un ejemplo. Si se hace
funcionar todo simultáneamente, ¿qué corriente pasará por A, B, C, D, E, F, G y H?
Conectado a la red
de 220Volt
C
Lavarropa
500W
D
Heladera
500W
A
B
Triple
E
F
Triple
G
H
Licuadora
200W
Horno a
microondas
500W
Tostador eléctrico
1000W
17) Analizaremos el siguiente transformador, para ello se pide calcular:
Pérdida de potencia del 10%
220 V
0,5 A
110 V
B
TV
tomacorriente
a)
b)
c)
d)
¿Qué potencia consume el transformador de la red (tomacorrientes de la casa)?
¿Cuánto desperdicia y cuánto entrega?
¿Qué corriente pasa por el cable B?
Si se lo deja funcionando durante 10 minutos, ¿Cuánta energía (en Joules) consumió, cuánta
aprovechó y cuánta desperdició?
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18) En EEUU, la corriente alterna tiene una frecuencia de
60 Hz, mientras que en nuestro país la frecuencia es
de 50 Hz Cuál gráfico corresponderá a cada país?
19) Completar en el gráfico el valor del período en cada
caso (el período es el tiempo que tarda en cumplirse
un ciclo)
a
I(A)
t=
t(s)
b
I(A)
t=
t(s)
20) Analizar y responder la siguiente situación:
- Me han dicho que la corriente eléctrica son electrones que circulan por un cable
- Si es cierto.
- Estos electrones deben ir muy deprisa, ¿no?
- Mucho menos de lo que crees, como se la pasan chocando y rebotando con los átomos del
cable, avanzan muy lentamente, a menos de 1 mm/s en promedio.
- Pero entonces ¿cómo es que cuando toco el pulsador de la puerta del jardín, el timbre que está
en la casa a 10m de distancia suena inmediatamente y no varias horas después?
21) Tengo una linterna que funciona con dos pilas chicas, ¿qué pasa si la conecto a dos pilas
grandes? (es decir, ¿cuál será la diferencia?) ¿se quemará la lámpara? (suponer que las pilas
grandes entran bien en la linterna) ¿Y si fuera al revés?
22) Explicar lo que sucede en un corto-circuito, es decir, qué es lo que sucede con la corriente y por
qué. ¿Es lo mismo un corto circuito que un circuito corto?
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Preguntas de múltiple opción
En las siguientes preguntas marcar la o las opciones verdaderas (puede haber más de una)
23) En relación a los conceptos de tensión y corriente, se puede afirmar que:
 La tensión es la cantidad de carga que fluye por un circuito y se puede medir en Volt.
 La corriente es la energía que fluye por un circuito y se puede medir en Ampere.
 La corriente es la cantidad de carga por unidad de tiempo que fluye por un circuito y se
puede medir en Ampere.
 La tensión es la diferencia de energía potencial eléctrica por unidad de carga entre dos
puntos de un circuito y se puede medir en Joules.
 Ninguna de las anteriores es correcta.
24) ¿Qué es la potencia eléctrica?
 La potencia eléctrica es la cantidad total de energía que un circuito es capaz de transformar
en otro tipo de energía y se pude medir en Joule.
 La potencia eléctrica es la rapidez con que la energía eléctrica se transforma en otro tipo de
energía Se puede medir en Watt.
 La potencia eléctrica es la rapidez con que la corriente eléctrica se transforma en otro tipo de
energía Se puede medir en Ampere.
 La potencia eléctrica es la cantidad total de energía que un circuito es capaz de transformar
en otro tipo de energía y se pude medir en Watt.
 Ninguna de las anteriores es correcta.
25) Respecto de las unidades podemos afirmar que:
 La potencia se puede medir en Kwh, la energía en Joule y la corriente en Ampere.
 La carga se puede medir en Volt, la corriente en Coulomb y la intensidad de campo
eléctrico en Newton.
 El potencial eléctrico se puede medir en Joule, la energía en Kwh y el campo eléctrico en
Newton/Coulomb.
 La energía se puede medir en calorías, la potencia en Watts y el tiempo en días.
 La fuerza se puede medir en Newton, el peso en kg y la energía en Kwh.
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Sistema de protección de instalaciones eléctricas
26) Leer el siguiente texto y responder las preguntas
Fusibles y llaves térmicas
En todos los circuitos debe haber una protección contra la circulación de corrientes elevadas. El
efecto Joule predice que cuando circula una corriente por un cable este se caliente, en caso de
alcanzarse altas temperaturas se corre el riesgo que el recubrimiento plástico de los cables se funda,
provocando un corto circuito que puede transformarse en un incendio
Los elementos de seguridad de las instalaciones eléctricas pueden agruparse en 2 tipos, los fusibles
y los automáticos
El fusible es el más económico pero presenta la desventaja que una vez que actuó debe
reemplazarse y como su funcionamiento involucra su destrucción es imposible ensayarlo (ensayar
un fusible seria algo parecido a ensayar un fósforo para ver si enciende)
La idea del fusible es la siguiente: si por alguna razón circula una corriente elevada que dañará el
circuito, deliberadamente se coloca un cable delgado para el circuito se corte por allí, es decir si no
puedo evitar que algo ocurra por lo menos que suceda por donde yo deseo.
La llave térmica cumple la misma función de desactivar el circuito cuando la corriente que pasa es
muy elevada, con la ventaja que luego de arreglar el desperfecto que originó la sobre corriente se
activa nuevamente la llave sin necesidad de reponer nada.
Estos sistemas solo protegen a la instalación, no protegen a las personas de sufrir descargas
eléctricas es decir si por algún motivo una persona sufre un shok de corriente de por ejemplo 0,05
Ampere las consecuencias serían fatales en cambio no alcanzaría a activar los sistemas descriptos.
Disyuntores Diferenciales
Vivo
220 V
IV
IN
IVIVO
INEUTRO
Neutro
Si IV ≠ IN
Se desactiva el
circuito
Aparato
Descarga sobre
la persona
La idea consiste en un circuito como el de la figura, en que se puede apreciar que una carga
cualquiera (por ejemplo un televisor) que toma de la red una corriente. Esta corriente la
denominaremos Iv en el cable de “ida”, y vale In en el cable de “vuelta”, Lo de ida y vuelta se pone
entre comillas dado que tratándose de corriente alterna, continuamente estará cambiando de sentido,
pero no obstante se emplea esta denominación por comodidad.
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Existe un dispositivo que compara las intensidades de ambas corrientes, de existir una diferencia
entre ellas abre o desactiva el circuito. Dado que lo que mide es la diferencia entre ambas
corrientes, el dispositivo se denomina diferencial y detecta tanto el accidente de una persona como
la fuga de corriente a Tierra por mala aislación de alguno de los conductores Es decir este sistema
no protege a la instalación o los artefactos por sobre-corrientes ( es decir que circule corrientes
elevadas que puedan dañar la instalación o quemar algún aparato), si no que solo detecta las
posibles descargas a tierra en particular la que mas importa es aquella que ocurre a través de las
personas.
Cuenta Agustín Rela ( Licenciado y profesor de física, entre otras cosas):
En una oportunidad mientras aguardábamos en una ferretería que nos atendieran, vimos el
demostrador de un disyuntor diferencial para protección domiciliaria con un cartel que sugería:
Humedézcase el dedo y pruebe aquí. Así procedimos, con aire de suficiencia, el shock fue tan
intenso, que todavía recordamos la marca autora de tan infeliz sugerencia. La protección actuó
Este relato nos permite hacer un comentario importante, el disyuntor no evita la el schok eléctrico
sobre las personas (la llamada “patada”) lo que evita es que uno se quede “pegado”, es decir la
corriente al circular por nuestras músculos los contrae y esa misma contracción es la que puede
provocar que nuestra mano quede sujetando al cable sin poder separarse.
Preguntas
a) Cuáles son los 3 dispositivos mencionados, cuáles protegen a las instalaciones y cuáles a las
personas?
b) Cómo trabaja cada uno de ellos?
c) Por qué el nombre “disyuntor diferencial”
d) Si por error pongo el dedo en un enchufe, se activa una llave térmica?
e) En el laboratorio qué sistema de protección se utiliza y en tu casa?
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Respuestas
1) 10 A
2) 24 
3) a) 0.037 A
b) La lámpara quedará encendida por más tiempo
4) 3 
5) b) RA = 5, la resistencia B es variable
c) El primero
6) a)10V
b)75V
7) I = 0,34A, R = 645.
8) a)I=3A
b)P=36W
b)E=518400 J
9) R=88, P=550W, E=3.960.000 J= 1,1kWh = 947368cal.
11)
a) Energía entregada por A: 48000 J, por B: 24000 J;
b) Potencia A: 80 W, Potencia B: 40 W;
c) la pila A;
d) El circuito A
12) a) R2 > R3 > R1;
b) I2 < I1 = I3.
13)
a) 3000 Kcal=12.540.000 J
b) Potencia 968 W y tarda 12954 segundos = 3 hs 35 min 54 segundos
c) 51.68ºC
d) 100ºC (el agua hierve a 100ºC y no eleva mas su temperatura hasta evaporarse totalmente)
14) a) Cada 2 meses aproximadamente
b) $0,048
c) 16 noches
15)
a)2151 kWh a $103,2
b)25,90 A
16) IA = IB = 12.27 A, IC = ID = 2.27 A, IE = IF = 7.72 A, IG = IH = 2.27 A
17)
a) 110W;
b) desperdicia 11 W y entrega 99 W,
c) 0,9 A;
d) consumió 66000 J, desperdició 6600J y aprovechó 59400 J
18) y 19) b) Argentina T = 0,02 segundos
a) Estados Unidos T = 0,016 segundos
20) Suponé que querés regar el pasto con una manguera muy larga. Al abrir la canilla, si la manguera inicialmente
estaba llena, el agua sale por el otro lado casi instantáneamente, pero el agua que sale inicialmente es la que estaba
en el extremo de la manguera, no la que sale de la canilla (ésta llegará mucho después). El cable está lleno de
electrones, cuando apoyás el dedo sobre el interruptor se establece un campo eléctrico en todo el circuito, que pone
en movimiento los electrones de todo el cable. En un cortísimo tiempo todos los electrones del cable se empiezan a
mover. Los que pasan por el timbre son los que lo hacen sonar y no los que pasan por el interruptor, estos últimos
llegarán horas después, si se mantiene el dedo sobre el botón)
21) Tanto 2 pilas chicas como grandes entregarán una tensión de 3V (cada pila es de 1.5V), por lo tanto la lámpara no
se quemará
22) En un corto, la resistencia adopta valores muy pequeños (casi nulos ) y la corriente que circula es elevadísima.
23) Todos los choice tienen una sola respuesta correcta, encontrala solo:
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