CIRCUITOS ELÉCTRICOS. NIVEL SUPERIOR.
Objetivo nº 1: Montar y representar circuitos eléctricos de corriente continua, aplicar las condiciones necesarias para su funcionamientoy utilizar el modelo de la corriente eléctrica para explicar el fenómeno de la conducción eléctrica.Las del nivel medio y además:
1.1.- Explicar qué sucede con los electrones en un circuito que contiene una pila, una bombilla y una resistencia conectadas en serie. ¿ De dónde proceden esos electrones ?.
1.2.- ¿Por qué conducen la corriente eléctrica las sustancias metálicas?.
1.3.- En el circuito de la figura , los interruptores pueden estar abiertos o cerrados. Estudiar todas las posibilidades e indicar en cada caso qué bombillas lucen.
Objetivo nº 2: Utilizar correctamente los amperímetros, voltímetros y polímetros y aplicar los conceptos de intensidad, voltaje y fuerza electromotriz en la resolución de problemas:
Objetivo nº 3: Aplicar la ley de Ohm y reconocer los factores que influyen en la resistencia de un conductor.
1.- La resistencia de un hilo conductor depende de su longitud, de la sección del mismo y de la naturaleza del material . Explica el procedimiento experimental que seguirías para estudiar la dependencia de la resistencia de un hilo conductor en función de la longitud del mismo. ¿Cómo controlas las demás variables?.
2.- Realizando el montaje de la figura para hallar la resistencia del hilo conductor, realiza varias medidas de V y de I , para los correspondientes valores de la longitud del hilo, completando la tabla siguiente:
V(Voltios) |
||||||
I(Amperios) |
||||||
V/I = R (Ohmios) |
||||||
L (metros) |
-Hacer la representación gráfica de R en función de l.
- ¿ Encuentras alguna relación matemática entre ambas magnitudes?.
3.- Con un montaje como el de la actividad anterior se puede estudiar también la dependencia de la resistencia con respecto a la sección del conductor :
¿ Qué materiales necesitas?
¿ Cómo vas a comprobar las otras variables?.
Recuerda que la superficie de la sección circular de un conductor es S= p.r2 .
5.- Calcular la resistencia de un conductor de plomo de 45 m de longitud y 5 mm2 de sección.
Dato: Resistividad del plomo: r= 22.10-8 W.m .
6.- Un conductor de cobre tiene una sección circular de radio 0,2 mm2. . ¿Qué resistencia eléctrica tendrá el conductor si su longitud es de 5 m?.¿Y si el conductor tuviera una sección de radio doble que el anterior?.
Dato: Resistividad del cobre: r= 1,7.10-8 W.m .
7.- Calcular la longitud que deberá tener un conductor de constantán de 12 mm2 de sección para que su resistencia sea de 125 ohmios. Dato: Resistividad del constantán: r= 50.10-8 W.m .
8-Por un calentador que está conectado a la red de 220 V circula una intensidad de 5 A. Si está fabricado con hilo de cobre de sección 2 mm2 , determinar la longitud del hilo.
Dato: Resistividad del cobre: r= 1,7.10-8 W.m .
Objetivo nº 4: Conectar resistencias y pilas en serie y en paralelo y calcular intensidades y voltajes como aplicación de los principios de conservación de la carga y de la energía:
4.1.- En el circuito de la figura las resistencias tienen, respectivamente, los valores siguientes: R1 = 45 W ohmios, R2 = 60 W y R3 = 20 W . Hallar:
a) La resistencia total del circuito.
b) La diferencia de potencial entre los puntos B y C.
c) La intensidad que circula por cada rama. R2
4.2.- Hallar la resistencia equivalente al conjunto siguiente:
4.3.- Si en circuito anterior circula una intensidad de 2 A por la resistencia de 5 W ,determinar la intensidad que circulará por cada una de las resistenacias.
4.4.- En el circuito de la figura, hallar:a)La Resistencia R1.b)El voltaje de la resistencia de 15 ohmios.c)La f.e.m. de la pila.
4.6.- Una pila de 16 V se conecta a dos resistencias en serie; la primera, de resistencia desconocida, tiene un voltaje de 4 V, la segunda tiene una resistencia de 8 ohmios. Determinar la intensidad de la corriente y la resistencia desconocida.
4.7.- En el circuito de la figura, hallar la indicación del voltímetro mudo, así como el valor de las dos resistencias.
4.8.- En el circuito de la figura, determinar la intensidad que circula por cada rama del circuito:
a) Si el interruptor está abierto.
b) Si el interruptor está cerrado.
4.9.-¿Qué marcará el amperímetro de la figura en los casos siguientes?:
a) Los dos interruptores están abiertos.
b) Está abierto S1 y cerrado S2 .
c) Está cerrado S1 y abierto S2 .
d) Están cerrados los dos interruptores.
Objetivo nº 5.- Interpretar las transformaciones energéticas que tienen lugar en distintos elementos de un circuito eléctrico y realizar cálculos de potencia, energía y calor desprendido en resistencias, aplicando la definición de potencia y la ley de Joule.
5.1.- Una bombilla de 40 w y 220 V se conecta a la red de 220V. Hallar:
a) La intensidad que circula por la bombilla, así como su resistencia.
b) La energía eléctrica “consumida” por la bombilla en un tiempo de 15 minutos.
c) El gasto en pts si el kw.h cuesta 24 pts.
La potencia de la bombilla si se conecta a 125 V.
5.2.- Se conecta una pila de 12 V a los extremos de dos resistencias que están asociadas en paralelo, una de 50 ohmios y la otra de 20 ohmios. Hallar:
a) La intensidad que circula por cada resistencia y la intensidad que pasará por la pila.
b) La potencia proporcionada por la pila.
c) La potencia desarrollada por cada resistencia. ¿Encunentras alguna relación con la calculada en el apartado b?.
5.3.- Efecto calorífico de la corriente eléctrica (Efecto Joule).(Práctica de laboratorio)
Introducir una resistencia en el interior de un vaso de agua, tal y como se indica en la figura. Medir ,con un termómetro, la temperatura del agua cada 30 segundos y realizar una gráfica de la temperatura en función del tiempo transcurrido.
Repetir la experiencia anterior pero con dos pilas iguales conectadas en serie, a fin de ver si el voltaje influye en el calor desprendido.
5.4.- Tres resistencias iguales de 20 W. cada una están conectadas en paralelo. A continuación se conecta en serie otra resistencia de 30 W y a una batería de 25 V. Dibujar el circuito y calcular:
a) La resistencia equivalente.
b) La potencia disipada en la resistencia de 30W
c) La potencia proporcionada por la batería.
d) El calor desprendido en el circuito en media hora.
5.5.- En una lámpara se ven las indicaciones : 100 W-220V . Calcular la longitud de su filamento, si su sección es de 0,8 mm y su resistividad es de 4,84.10-3 W.m.
5.6.- Dos bombillas tienen las siguientes inscripciones: 40 W-220V y 60 W-220 V. Se conectan en serie a la red de 220 V de tensión.Hallar: lang=ES-TRAD style='font-weight:normal'>a) La resistencia de cada lámpara. La tensión en los extremos de cada bombilla.c) La potencia que consume cada lámpara.
Objetivo nº 6: Conocer y respetar las normas de seguridad en el manejo de la corriente eléctrica.
6.1.- Unas zapatillas de goma tienen un área total de 240 cm2 y un grosor de 1 cm. La resistividad de la goma es del orden de 105 W.m.
Hallar la resistencia léctrica de la zapatilla. Comparar la intensidad de la corriente que circularía por el cuerpo de una persona de reistencia 2000 W. Que tocara un cable de 220 V si fuera descalza y si estuviera calzada con dichas zapatillas.Se sabe que una intensidad superior a 10 mA puede ser peligrosa.
6.2.- Si la máxima intensidad de corriente que puede admitir tu mano sin que se impida el funcionamiento de sus músculos es de 14 mA,¿ Cuál debe ser la resistencia desde la mano hasta el suelo para que al tocar un hilo de 220 V puedas soltarlo?.
6.3.- La misión de un fusible en un aparato eléctrico es:
- Mejorar la entrada de corriente eléctrica.
- Controlar el voltaje suministrado al aparato.
- Proteger el aparato de sobrecargas.
6.4.- Cita 5 normas de seguridad que es preciso observar en el uso de la corriente eléctrica.
6.5.-Por cuestión de seguridad,¿ en qué parte de una casa no se permiten fusibles de 13 A?:
- En la cocina - En el baño - En el dormitorio - En el comedor.
6.6.- Si tienes dudas acerca del valor del voltaje que vas a medir con un voltímetro que tiene varias escalas,
¿ qué escala utilizarías para realizar la primera medida? ¿ Por qué?.
6.7.- ¿Por qué se pueden posar los pájaros sobre cables de alta tensión sin que sufran ningún daño?.
6.8.- Una intensidad mayor de 50 mA es mortal si circula por el cuerpo humano. . La resistencia del cuerpo es de unos 50.000 ohmios si está seco y de unos 1000 ohmios si está mojado. ¿Qué tensión podrá ser mortal en cada uno de los casos?.
6.9.- Si en una persona el agarrotamiento muscular se produce cuando la corriente que le atraviesa es de 15 mA; determinar el voltaje que producirá ese efecto si la persona está seca y si se encuentra mojada.
6.10.- ¿De qué factores depende el efecto que produce que el paso de la corriente a través del cuerpo humano?.
6.11.- Explica para qué sirve cada una de las siguientes medidas preventivas :
Los fusibles de cada aparato eléctrico o de una instalación. La conexión a tierra. c) El plástico que recubre a los cables eléctricos.6.12.- Explica por qué son peligrosas cada una de las situaciones siguientes:
Se produce un cortocircuito en una instalación eléctrica. Manejar aparatos eléctricos o tocar cables estando mojados. c) Bañarse con el radiocassete enchufado y colocado junto a la bañera.