Capítulo 27: Corriente y resistencia

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 65 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 65. La diferencia de potencial entre los extremos del filamento de una lámpara se mantiene en un nivel constante mientras se llega a la temperatura de equilibrio. Se observa que la corriente en estado estacionario de la lámpara…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 64 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 64. Una línea de transmisión de alto voltaje lleva 1000 A desde 700 kV al inicio por una distancia de 100 millas. Si la resistencia del alambre es de 0.500 Ω/milla, ¿Cuál es la pérdida de energía debida…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 63 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 63. El oro es el más dúctil de todos los metales. Por ejemplo, un gramo de oro se puede convertir en un alambre de 2.40 km de largo. ¿Cuál es la resistencia de tal alambre a 20°C? En…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 62 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 62. La curva característica corriente-voltaje de un diodo semiconductor en función de la temperatura T está dada por la ecuación En este caso, el primer símbolo e representa el número de Euler, es decir, la base de los logaritmos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 61 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 61. Un capacitor de placas paralelas está constituido por placas cuadradas de bordes de longitud separadas una distancia d, donde d << l . Entre las placas se mantiene una diferencia de potencial ΔV. Un material de constante…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 60 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 60. El material dieléctrico que existe entre las placas de un capacitor de placas paralelas tiene siempre alguna conductividad 𝜎  diferente de cero. Suponga que A representa el área de cada placa y d la distancia entre ellas.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 59 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 59. Los problemas 56, 57 y 58 se refieren al cálculo de la resistencia entre superficies específicas de un resistor con forma extraña. Para verificar los resultados experimentalmente, se puede aplicar una diferencia de potencial a las superficies…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 58 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 58. Una envolvente esférica, con radio interior ra y radio exterior rb, se forma a partir de un material de resistividad p. Porta corriente radialmente, con densidad uniforme en todas direcciones. Demuestre que su resistencia es. Solución:  …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 57 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 57. Un material con una resistividad uniforme r se modela en forma de cuña como se muestra en la figura P27.57. Demuestre que la resistencia entre la cara A y la cara B de esta cuña es igual…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 56 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 56. Un material de resistividad p se modela como un cono truncado de altura h, según se muestra en la figura P27.56. El extremo inferior tiene un radio b, en tanto que el extremo superior tiene un radio…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 55 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 55. Existe una gran analogía entre el flujo de energía por calor debido a una diferencia de temperaturas (vea la sección 20.7) y el flujo de cargas eléctricas debido a una diferencia de potencial. Tanto la energía dQ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 54 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 54. En cierto sistema estéreo, cada altavoz tiene una resistencia de 4.00.Ω El sistema es nominalmente de 60.0 W por canal, y cada circuito de altavoz incluye un fusible de 4.00 A nominales. ¿Este sistema está protegido adecuadamente…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 53 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 53. La deformación en un alambre se monitorea y calcula al medir la resistencia del alambre. Sea Li la longitud original del alambre, Ai su área de sección transversal original, Ri =pLi/Ai la resistencia original entre sus extremos,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 52 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 52. Una oceanógrafa estudia cómo dependen las concentraciones de iones de la profundidad del agua de mar. Su procedimiento es sumergir dentro del agua un par de cilindros metálicos concéntricos (figura P27.52) en el extremo de un cable…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 51 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 51. Los coeficientes de resistividad por temperatura que aparecen en la tabla 27.2 se determinaron a una temperatura de 20°C. ¿Cómo serían de haberse determinado a 0°C? Observe que el coeficiente de resistividad por temperatura a 20°C satisface…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 50 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 50. Cuando se calienta un alambre recto, su resistencia está expresada por R = R0[1 + α(T – T0)], de acuerdo con la ecuación 27.19, donde a es el coeficiente de resistividad por temperatura. a) Demuestre que un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 49 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 49. Un automóvil eléctrico (no un híbrido)ha sido diseñado para funcionar a partir de un banco de baterías de 12.0 V con un almacenamiento total de la energía de 2.00 X 107 J. a) Si el motor eléctrico…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 48 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 48. Un alambre cilíndrico recto que yace a lo largo del eje x tiene una longitud L y un diámetro d. Está fabricado de un material que obedece la ley de Ohm y tiene una resistividad r. Suponga…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 47 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 47. Un alambre cilíndrico recto que yace a lo largo del eje x tiene una longitud de 0.500 m y un diámetro de 0.200 mm. Está fabricado de un material que obedece la ley de Ohm con una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 46 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 46. Una empresa pública eléctrica suministra energía al domicilio de un cliente a partir de las líneas de energía propias (a 120 V) mediante dos alambre de cobre, cada uno de los cuales tiene 50.0 m de largo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 45 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 45. Con la finalidad de medir la resistividad eléctrica del nicromo se lleva a cabo un experimento con alambres de diferentes longitudes y áreas de sección transversal. Para un conjunto de mediciones, el estudiante usa alambre de calibre…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 44 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 44. Una línea de transmisión con un diámetro de 2.00 cm y una longitud de 200 km lleva una corriente estable de 1000 A. Si el conductor es un alambre de cobre con una densidad de cargas libres…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 43 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 43. Una definición más general del coeficiente de resistividad por temperatura es donde p es la resistividad a la temperatura T. a) Si a es constante, demuestre que donde p0 es la resistividad a la temperatura T0. b)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 42 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 42. En un capacitor de capacitancia C se coloca una carga Q. El capacitor está conectado en el circuito que se muestra en la figura P27.42, junto con un interruptor abierto, un resistor y un capacitor inicialmente descargado…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 41 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 41. Un oficinista usa un calentador de inmersión para calentar 250 g de agua en una taza aislada, cubierta y ligera de 20°C a 100°C en 4.00 min. En términos eléctricos, el calentador es un alambre de resistencia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 40 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 40. Una lámpara está marcada como “25 W 120 V” y otra “100 W 120 V”; esto significa que cuando cada lámpara esté conectada a una diferencia de potencial constante de 120 V, recibirá cada una la potencia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 39 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 39. Hacer una estimación de orden de magnitud del costo de usar diario una secadora de pelo durante un año. Si usted no utiliza una secadora, observe o entreviste a alguien que la use. Enuncie las cantidades que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 38 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 38. El costo de la electricidad varía ampliamente en Estados Unidos; un valor representativo es $0.120/kWh. Con este precio unitario, calcule el costo de a) dejar encendida la luz de 40 W del pórtico de una casa durante…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 37 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 37. Cierto tostador tiene un elemento calefactor hecho de alambre de nicromo. Cuando se le conecta por primera vez a una alimentación de 120 V (estando el alambre a una temperatura de 20.0°C), la corriente inicial es de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 36 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 36. El elemento calefactor de una cafetera opera a 120 V y tiene una corriente de 2.00 A. Si el agua absorbe toda la energía suministrada al resistor, calcule el tiempo que se necesita para elevar la temperatura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 35 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 35. Calcule el costo diario de operación de una lámpara que toma una corriente de 1.70 A de una línea de 110 V. Suponga que el costo de esta energía es de $0.060 0/kWh. Solución:      …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 34 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 34. Se estima que en Estados Unidos existen 270 millones de relojes de conexión eléctrica, es decir, aproximadamente un reloj por persona. Los relojes convierten energía a una rapidez promedio de 2.50 W. Para suministrar esta energía, ¿Cuántas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 33 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 33. Un lámpara fluorescente ahorradora de energía de 11.0 W está diseñada para producir la misma iluminación que una lámpara incandescente convencional de 40 W. ¿Cuánto ahorra el usuario de la lámpara ahorradora de energía durante 100 horas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 32 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 32. Los reglamentos de construcción para residencias requieren el uso de alambre de cobre calibre 12 (diámetro 0.205 3cm) para cablear los contactos de pared. Estos circuitos llevan corrientes de hasta 20 A. Un alambre con un diámetro…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 31 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 31. Las baterías se especifican en ampere-hora (A  h). Por ejemplo, una batería que puede producir una corriente de 2.00 A durante 3.00 h se especifica como 6.0 A  h. a) ¿Cuál es la energía total, en kilowatt-horas,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 30 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 30. Una bobina de alambre de nicromo tiene 25.0 m de largo. El alambre tiene un diámetro de 0.400 mm y está a 20.0°C. Si el alambre transporta una corriente de 0.500 A, ¿Cuáles son a) la magnitud…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 29 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 29. Una bobina calefactora de 500 W, diseñada para funcionar a 110 V, está hecha de alambre de nicromo de 0.500 mm de diámetro. a) Si la resistividad del nicromo se mantiene constante a 20.0°C, determine la longitud…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 28 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 28. Una batería recargable de 15.0 g de masa suministra una corriente promedio de 18.0 mA a 1.60 V a un reproductor de CD durante 2.40 h antes de que dicha batería necesite recargarse. El cargador mantiene una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 27 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 27. Suponga que una oscilación de voltaje produce durante un momento 140 V. ¿En qué porcentaje se incrementa la potencia de salida de una lámpara de 120 V, 100 W? Suponga que su resistencia no cambia. Solución:  …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 26 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 26. Un motor de 120 V tiene potencia de salida mecánica de 2.50 hp. Es 90.0% eficiente al convertir la potencia que toma por transmisión eléctrica en potencia mecánica. a) Encuentre la corriente en el motor. b) Encuentre…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 25 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 25. Un calentador eléctrico de agua bien aislado calienta 109 kg de agua de 20.0°C a 49.0°C en 25.0 min. Encuentre la resistencia de su elemento calefactor, que se conecta a través de una diferencia de potencial de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 24 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 24. Un generador Van de Graaff (vea la figura 25.24) está funcionando de forma tal que la diferencia de potencial entre el electrodo de alto potencial B y las agujas de carga en A es de 15.0 kV.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 23 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 23. Un tostador es especificado en 600 W al conectarse a una alimentación de 120 V. ¿Cuál es la corriente en el tostador y cuál es su resistencia? Solución:         CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 22 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 22. Una varilla de aluminio tiene una resistencia de 1.234Ω a 20.0°C. Calcule la resistencia de la varilla a 120°C, considere los cambios tanto en las resistividades como en las dimensiones de la varilla. Solución: Solución 1: Blog…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 21 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 21. ¿Cuál es el cambio fraccionario en la resistencia de un fi lamento de hierro cuando su temperatura pasa de 25.0°C a 50.0°C? Solución:         CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO FÍSICA SERWAY VOLUMEN…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 20 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 20. Una ingeniera necesita un resistor con coeficiente de resistencia de temperatura global cero a 20°C. Ella diseña un par de cilindros circulares, uno de carbono y el otro de nicromo, como se muestra en la figura P27.20.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 19 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 19. Un alambre de aluminio con un diámetro de 0.100 mm tiene aplicado en toda su longitud un campo eléctrico uniforme de 0.200 V/m. La temperatura del alambre es de 50.0°C. Suponga que sólo existe un electrón libre…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 18 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 18. Cierto foco tiene un fi lamento de tungsteno con una resistencia de 19.0Ω cuando está frío y de 140Ω cuando está caliente. Suponga que la resistividad del tungsteno varía linealmente con la temperatura, incluso en el amplio…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 17 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 17. Si en un alambre de cobre la magnitud de la velocidad de arrastre de los electrones libres es de 7.84 X 10-4 m/s, ¿Cuál es el campo eléctrico en el conductor? Solución:         CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 16 CAPÍTULO 27 FÍSICA SERWAY 16. Si se duplica la corriente en un conductor, ¿Qué sucede con a) la densidad de los portadores de carga, b) la densidad de la corriente, c) la velocidad de arrastre de los electrones, d) el intervalo promedio…