Capitulo 33: Circuitos de corriente alterna

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 69 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 69. Marie Cornu, una física en el Instituto Politécnico de París, inventó los fasores aproximadamente en 1880. Este problema le ayuda a ver su utilidad general para representar oscilaciones. Dos vibraciones mecánicas se representan mediante las expresiones Encuentre…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 68 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 68. Un circuito RLC en serie en el que R = 1.00 Ω, L = 1.00 mH y C = 1.00 nF se conecta a una fuente de CA que entrega 1.00 V (rms). Elabore una gráfica precisa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 67 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 67. Un circuito RLC en serie funciona a 2000 Hz. A esta frecuencia, XL = XC = 1884 Ω. La resistencia del circuito es de 40.0 Ω. a) Elabore una tabla que muestre los valores de XL, XC…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 66 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 66. Cierto circuito eléctrico se describe mediante las ecuaciones Establezca un problema para el que estas ecuaciones aparecerían en la solución, dando los datos e identificando la incógnita. Evalúe la cantidad incógnita. Solución:   CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 65 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 65. La figura P33.65a muestra un circuito RLC en paralelo, y el correspondiente diagrama de fasores se da en la fi gura P33.65b. Los voltajes instantáneos (y voltajes rms) en las terminales de cada uno de los tres…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 64 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 64. Una fuente de alimentación con ΔVrms = 120 V se conecta entre los puntos a y d de la fi gura P33.24. ¿A qué frecuencia entregará una potencia de 250 W? Explique su respuesta. Solución:   CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 63 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 63. Acoplamiento de impedancias. El ejemplo 28.2 mostró que, cuando la resistencia interna de una fuente de CD es igual a la resistencia de la carga, transfiere la máxima potencia. Se puede usar un transformador para proveer una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 62 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 62. Un voltaje Δv = (100 V) sen vt se aplica a una combinación en serie de un inductor de 2.00 H, un capacitor de 10.0 μF y un resistor de 10.0 Ω. a) Determine la frecuencia angular…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 61 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 61. Considere un circuito RLC en serie que tiene los siguientes parámetros: R = 200 Ω, L = 663 mH y C = 26.5 mF. El voltaje aplicado tiene una amplitud de 50.0 V y una frecuencia de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 60 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 60. Haga una estimación del orden de magnitud de la corriente eléctrica que la compañía de luz entrega a una población (figura P33.60) desde una planta generadora remota. Exprese los datos que mida o estime. Si usted lo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 59 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 59. Un resistor de 80.0 Ω y un inductor de 200 mH se conectan en paralelo en las terminales de una fuente de 100 V (rms), 60.0 Hz. a) ¿Cuál es la corriente rms del resistor? b) ¿Con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 58 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 58. En el circuito que se ilustra en la figura P33.58, suponga que se dan todos los parámetros excepto C. a) Encuentre la corriente como función del tiempo. b) Encuentre la potencia entregada al circuito. c) Encuentre la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 57 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 57. En la figura P33.57, encuentre la corriente rms entregada por la fuente de alimentación de 45.0 V (rms) cuando a) la frecuencia es muy grande y b) la frecuencia es muy pequeña. Solución:   CONSULTA AQUÍ OTROS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 56 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 56. Bosqueje una gráfica del ángulo de fase para un circuito RLC en serie como función de la frecuencia angular, desde cero hasta una frecuencia mucho mayor que la frecuencia de resonancia. Identifique el valor de Φ a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 55 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 55. Problema de repaso. Un conductor aislado de una extensión casera tiene una masa por longitud de 19.0 g/m. Una sección de este conductor se mantiene bajo tensión entre dos abrazaderas. Una subsección se ubica en un campo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 54 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 54. Un circuito RLC en serie tiene frecuencia angular de resonancia de 2000 rad/s. Cuando opera a cierta frecuencia, XL -12.0 Ω y XC = 8.00 Ω. a) ¿Esta cierta frecuencia es mayor, menor o igual que la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 53 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 53. Un circuito RLC en serie consta de un resistor de 8.00 Ω, un capacitor de 5.00 μF y un inductor de 50.0 mH. Una fuente de frecuencia variable aplica una fem de 400 V (rms) a la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 52 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 52. Un capacitor, una bobina y dos resistores de igual resistencia están conectados en un circuito de CA, como se muestra en la figura P33.52. Un generador de CA produce una fem de 20.0 V (rms) a una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 51 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 51. Un resistor de 400 Ω, un inductor y un capacitor están en serie con un generador. La reactancia del inductor es de 700 Ω y la impedancia del circuito es de 760 Ω. a) Explique qué puede…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 50 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 50. Demuestre que el valor rms para el voltaje de diente de sierra que se ilustra en la figura P33.50 es Δvmáx/√13 . Solución:   CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO FÍSICA SERWAY VOLUMEN 1. ¿Te sirvió…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 49 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 49. El resistor de la figura P33.49 representa el altavoz intermedio de un sistema de tres altavoces. Suponga que su resistencia es constante a 8.00 Ω. La fuente representa un amplificador de audio que produce señales de amplitud…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 48 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 48. El filtro RC de paso bajo que se ilustra en la fi gura 33.23a tiene una resistencia R = 90.0 Ω y una capacitancia C = 8.00 nF. Calcule la relación (ΔVsal/ΔVent) para una frecuencia de entrada…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 47 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 47. El filtro RC de paso alto que se ilustra en la fi gura 33.22a tiene una resistencia R = 0.500 Ω. a) ¿Qué capacitancia produce una señal de salida que tiene la mitad de amplitud de una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 46 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 46. Considere el circuito de filtro que se muestra en la figura 33.23a. a) Demuestre que la razón entre el voltaje de salida y el voltaje de entrada es b) ¿A qué valor se aproxima esta relación cuando…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 45 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 45. Considere el circuito de filtro que se ilustra en la figura 33.22a. a) Muestre que la relación entre el voltaje de salida y el voltaje de entrada es b) ¿A qué valor se aproxima esta relación cuando…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 44 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 44. Una fuente particular del enchufe de una radio semejante a la que ilustra la fi gura 33.20 y está marcada con la siguiente información: entrada 120 V CA 8 W salida 9 V CD 300 mA. Suponga…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 43 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 43. Una línea de transmisión que tiene una resistencia por cada unidad de longitud de 4.50 x 10-4 Ω/m será utilizada para transmitir 5.00 MW a 400 millas (6.44 x 105 m). El voltaje de salida del generador…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 42 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 42. Un transformador elevador está diseñado para tener un voltaje de salida de 2200 V (rms) cuando el primario se conecta a una fuente de 110 V (rms). a) Si el devanado primario tiene 80 vueltas, ¿cuántas vueltas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 41 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 41. Un transformador tiene N1 = 350 vueltas y N2 = 2000 vueltas. Si el voltaje de entrada es v(t)= (170 V) cos ωt, ¿qué voltaje rms se genera en la bobina del secundario? Solución:   CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 40 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 40. Un transformador reductor se emplea para recargar las baterías de aparatos portátiles, como los tocacintas. La relación de vueltas dentro del transformador es 13:1 y se usa con 120 V (rms) del servicio doméstico. Si un transformador…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 39 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 39. Calcule el factor de calidad para los circuitos descritos en los problemas 20 y 21. ¿Cuál circuito tiene la resonancia aguda? Solución:   CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO FÍSICA SERWAY VOLUMEN 1. ¿Te sirvió el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 38 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 38. Un resistor R, un inductor L y un capacitor C se conectan en serie a una fuente de CA de voltaje rms ΔV y frecuencia variable. Encuentre la energía que es entregada al circuito durante cierto periodo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 37 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 37. Un resistor de 10.0 Ω, un inductor de 10.0 mH y un capacitor de 100 μF se conectan en serie a una fuente de 50.0 V (rms) que tiene una frecuencia variable. Encuentre la energía que es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 36 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 36. Un circuito RLC en serie tiene los siguientes componentes con valores de: L = 20.0 mH, C = 100 nF, R = 20.0 Ω y ΔVmáx = 100 V, con Δv = ΔVmáx sen ωt. Encuentre a)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 35 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 35. Un circuito RLC se usa en un radio para sintonizar una estación de FM que transmite a 99.7 MHz. La resistencia del circuito es de 12.0 Ω, y la inductancia es 1.40 μH. ¿Qué capacitancia debe usarse?…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 34 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 34. Un transmisor de radar contiene un circuito LC que oscila a 1.00 x 1010 Hz. a) ¿Qué capacitancia resonará con una espira de una vuelta que tiene una inductancia de 400 pH a esta frecuencia? b) Si…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 33 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 33. Un diodo es un dispositivo que permite que la corriente sea conducida en una sola dirección indicada por la punta de flecha en el circuito). Encuentre en términos de ΔV y R la potencia promedio entregada al…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 32 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 32. Un circuito en serie consiste en un generador CA con un voltaje rms de 120 V a una frecuencia de 60.0 Hz y un zumbador magnético con una resistencia de 100 Ω y una inductancia de 100…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 31 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 31. Se transmite energía a la cantidad de 20.0 kW con sólo 1.00% de pérdida a través de una distancia de 18.0 km, a una diferencia de potencial ΔV. a) ¿Cuál es el diámetro requerido para cada uno…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 30 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 30. Suponga que es el administrador de una fábrica que utiliza muchos motores eléctricos; éstos generan una gran carga inductiva en la línea de energía eléctrica, así como carga resistiva. La compañía de luz construye una línea de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 29 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 29. En cierto circuito RLC en serie, Irms = 9.00 A, Vrms = 180 V, y la corriente se adelanta en 37.0º al voltaje. a) ¿Cuál es la resistencia total del circuito? b) Calcule la reactancia del circuito…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 28 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 28. Un circuito RLC en serie tiene una resistencia de 45.0 Ω y una impedancia de 75.0 Ω. ¿Qué potencia promedio es entregada a este circuito cuando ΔVrms = 210 V? Solución:   CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 27 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 27. Un voltaje de CA de la forma Δv = (100 V) sen(1000t) se aplica a un circuito RLC en serie. Suponga que la resistencia es de 400 Ω, la capacitancia de 5.00 μF y la inductancia de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 26 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 26. En un circuito RLC en serie que incluye una fuente de corriente alterna que opera con frecuencia y voltaje fijos, la resistencia R es igual a la reactancia inductiva. Si la separación entre placas del capacitor se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 25 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 25. Dibuje a escala un diagrama de fasores que muestre Z, XL, XC y f para un circuito en serie de CA para el cual R = 300 Ω, C = 11.0 μF, L = 0.200 H y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 24 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 24. Una fuente de CA con  ΔVmáx = 150 V y f = 50.0 Hz se conecta entre los puntos a y d de la figura P33.24. Calcule los voltajes máximos entre a) los puntos a y b,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 23 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 23. Una persona trabaja cerca del secundario de un transformador, como se observa en la figura P33.23. El voltaje del primario es de 120 V a 60.0 Hz. La capacitancia Cs, que es la capacitancia parásita entre la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 22 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 22. Cuatro elementos de circuito, un capacitor, un inductor, un resistor y una fuente de CA, se conectan de distintas formas. Primero el capacitor se conecta a la fuente y se encuentra que la corriente rms es de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 21 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 21. Un circuito RLC consta de un resistor de 150 Ω, un capacitor de 21.0 μF y un inductor de 460 mH conectados en serie con una fuente de alimentación de 120 V, 60.0 Hz. a) ¿Cuál es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 20 CAPÍTULO 33 FÍSICA SERWAY 20. Un voltaje senoidal Δv(t) = (40.0 V) sen (100t) se aplica a un circuito RLC en serie con L = 160 mH, C = 99.0 μF, y R = 68.0 Ω. a) ¿Cuál es la impedancia del…