LEYES DE KIRCHHOFF

 El siguiente material es para respaldar tu aprendizaje sobre las Leyes de Kirchhoff

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Teoria Leyes de Kirchhoff

SEMANA 16

                                                                       FÍSICA III

GRUPOS 5IM02, 5IM05 Y 5IM08

ACTIVIDAD SEMANAL (16)

ACTIVIDADES 

A) La presentación del tema de Electrodinámica (Agrupamiento de resistencias en serie y paralelo y Leyes de Kirchhoff) se encuentra en los siguientes enlaces:

Presentación resistencias en serie

Presentación parelelo y leyes de Kirchhoff

B.- Realiza una investigación (en el formato correspondiente) sobre el tema de agrupamiento de resistores en serie que incluye los siguientes puntos (puedes usar el libro de texto de física en las pag. 92-105):

1. Diferencias entre los agrupamientos de resistencias conectadas en serie o en paralelo.

2. Resistencia equivalente, corriente total y caída de potencial total, energía consumida por el circuito para los agrupamientos de resistencias.

3. Agrupamiento “mixto” y sus características.

4.- Leyes de Kirchhoff, descripción, modelo matemático, ejemplo y aplicaciones.

C.- Responde correctamente a las siguientes preguntas:

1.- (  ) Si se conectan dos resistores (R1 y R2) en serie, siendo que R2 >> R1 entonces la resistencia equivalente (Req) es:

A) Req < R1  B) Req < R2   C) Req > R1 ó R2   D)  Req < R2

2.- (  ) Se conectan dos resistores (R1 y R2) en serie, con una diferencia de potencial ΔV. La resistencia de R1 es el doble que la de R2. Si la corriente que atraviesa R1 es I, entonces la corriente que pasa por R2 es:

A) I    B) 2I      C) I/2   D) I/4

3.- (  ) Cuando dos resistencias idénticas (R1 y R2) se conectan en serie entre las terminales (bornes) de una batería, la potencia que ésta proporciona es de 20 W. Si ahora R1 y R2 se conectan en paralelo entonces la potencia distribuida por la batería es:

A) 10 W  B) 20 W  C) 40 W  D) 80 W

4.- (  ) Se desea conectar un par de resistores de tal forma que la resistencia equivalente sea mayor que la de cualquiera de ellos, por lo que deben conectarse en:

A) Paralelo   B) Serie-Paralelo   C) Serie  D) No es posible esto.

5.-( ) ¿Cuántos resistores de 4.0 Ω es necesario conectar en paralelo para obtener una resistencia equivalente de 1/16 Ω?

A) 8        B) 16      C) 32   D) 64

6.- (  ) Se desea conectar un par de resistores de tal forma que la resistencia equivalente sea mayor que la de cualquiera de ellos, por lo que deben conectarse en:

A) Paralelo B)  Serie-Paralelo  C)  Serie D) No es posible esto.

7.-(  ) Un resistor de 47 puede disipar hasta 0.25 W de potencia sin quemarse. ¿Cuál es el menor número de estos resistores que es posible conectar en serie con un batería de 9.0 V?

A) 2    B) 4     C) 8     D)  16

8.- (  ) Los faros de un automóvil están conectados en:

A) Serie  B)  Paralelo C)  Serie-Paralelo   D) No están conectados entre

D.- Resuelve correctamente los siguientes problemas:

1.- Determina la intensidad de corriente del circuito mostrado

Respuesta: I= 2A

2.- Responda: ¿Cuál es el voltaje neto de la malla?; ¿Cuál es la corriente en la malla?

Respuestas: V=16 V; I= 2 A

3.- Del circuito mostrado calcular la resistencia equivalente, la intensidad de corriente total y la intensidad que circula por cada resistencia. ¿Cuánto calor disipa el circuito en 20 minutos?

Respuestas: Req= 5 Ω, IT= 18 A, I1=10 A, I2= 5 A, I3= 3 A; Q= 1.944 x 10+6 J

4.- Del siguiente circuito calcular: La resistencia equivalente del circuito, la intensidad total del circuito, la tensión entre los puntos a y b (Vab), la tensión entre los puntos b y c (Vbc), la tensión entre los puntos b y d (Vbd). El calor disipado por el circuito en 12 minutos.

Respuestas: Req= 14 Ω,  IT= 12 A , Vab= 120 V, Vbc= 48 V, Vbd= 40 V, Q= 1451520 J

5.- Ejemplo resuelto con leyes de kirchhoff (da click en el enlace)

Problema Leyes de Kirchhoff

CUESTIONARIOS SEMANA 15

 

Para ingresar al cuestionario da click sobre el grupo que te corresponda:

5IM02

5IM05

5IM08

                                                                        FÍSICA III

GRUPOS 5IM02, 5IM05 Y 5IM08

SEMANA 15

ACTIVIDADES SEMANA 15

A.- Las presentaciones del tema de Electrodinámica se encuentra en el siguiente enlace:

Corriente y resistencia

Presentación semana 15

B.- Realiza una investigación (en el formato correspondiente) sobre el tema de resistividad eléctrica que incluya: Resistividad, conductividad y resistencia eléctrica, incluyendo sus modelos matemáticos. Expresiones matemáticas de la resistividad y la resistencia eléctrica en función de la temperatura. Ejemplos de las aplicaciones de los conceptos.

C.- Contesta las siguientes preguntas:

1. La resistencia eléctrica de un conductor depende directamente de:
A) Su conductividad y longitud.
B) Su resistividad y longitud, e inversamente de su área transversal.
C) Su temperatura y densidad.
D) Su conductividad y área transversal.

2. La resistividad (ρ) es una propiedad que caracteriza:
A) La capacidad de un material para oponerse al flujo de corriente.
B) La facilidad con que un material permite el paso de corriente.
C) La resistencia total de un circuito.
D) El cambio de resistencia con la temperatura.

3. La conductividad eléctrica (σ) se relaciona con la resistividad (ρ) mediante:
A) σ = 1/ρ
B) σ = ρ/L
C) σ = R·A/L
D) σ = ρ·T

4. Para un material óhmico, si la longitud de un alambre se duplica y su área transversal se reduce a la mitad, su resistencia:
A) Se duplica.
B) Se cuadruplica.
C) Permanece igual.
D) Se reduce a la mitad.

5. El coeficiente de temperatura de la resistencia (α) describe:
A) Cómo varía la resistividad con el voltaje aplicado.
B) El cambio porcentual de resistencia por grado de temperatura.
C) La conductividad térmica del material.
D) La resistencia a temperaturas criogénicas.

6. En la fórmula R(T) = R₀[1 + α(T - T₀)], el término R₀ representa:
A) La resistencia a 0 °C.
B) La resistencia a cualquier temperatura.
C) La resistencia a temperatura ambiente.
D) La resistencia a la temperatura de referencia T₀.

7. Los metales generalmente tienen una resistividad que:
A) Disminuye con el aumento de temperatura.
B) Aumenta con el aumento de temperatura.
C) Es independiente de la temperatura.
D) Solo varía en superconductores.

8. Un material con alta conductividad eléctrica es probablemente:

A) Un aislante.
B) Un semiconductor.
C) Un superconductor.
D) Un metal puro.

9. Si la resistividad de un material es 1.68 × 10⁻⁸ Ω·m, su conductividad es aproximadamente:
A) 6.0 × 10⁷ S/m.
B) 1.68 × 10⁸ S/m.
C) 5.95 × 10⁻⁹ S/m.
D) 1.68 × 10⁻⁸ S/m.

10. En superconductores, la resistencia eléctrica:
A) Aumenta linealmente con la temperatura.
B) Disminuye hasta un valor crítico.
C) Cae abruptamente a cero por debajo de una temperatura crítica.
D) Es independiente del material.

D.- Resolver los siguientes problemas:

1.-

2.- 

3.- 

4.- 

Semana 14

                                                                       FÍSICA III

GRUPOS 5IM02, 5IM05 y 5IM08

SEMANA 14

ACTIVIDADES SEMANA 13

A.- La presentación del tema de Electrodinámica se encuentra en el siguiente enlace:

 Electrodinámica

Teoria y problemas de electrodinámica

B.- Realiza una investigación documental (en el formato correspondiente) sobre el tema de electrodinámica, (puedes consultar el libro de texto de las pag. 73 a la 85) debe contener los siguientes aspectos:

Concepto de Electrodinámica,

Intensidad de corriente eléctrica,

Velocidad media de arrastre en una corriente eléctrica,

Unidad de Intensidad de corriente y su modelo matemático (considerando el aspecto del magnetismo),

Densidad de corriente eléctrica incluyendo su modelo matemático y sus unidades.

Ley de Poulliet

Resistividad, conductividad y resistencia eléctrica, con sus modelos matemáticos incluyendo aquellos en función de la temperatura.

(No olvides utilizar el formato de conceptos)

¿Cómo se mide la corriente eléctrica en un conductor, considerada como un "fluido" y, cuál es la unidad con la que se mide?

¿Considerando a los portadores de carga, cómo se mide la intensidad de corriente eléctrica en un conductor?

C.- Contesta las siguientes preguntas:

1.- (  ) La resistividad de un conductor se ve afectada por la:

A) longitud   B) sección transversal  C)  resistencia   D) temperatura

2.-(  ) Es la relación inversa de la resistividad de un conductor:

A) temperatura  B) área   C)  conductividad  D) resistencia

3.-(  ) La resistencia eléctrica es inversamente proporcional a su:

A) longitud  B) área  C)  resistividad  D) temperatura

4.-(  ) Son las unidades de la resistividad de un conductor:

A) Ω• m B) (Ω • m)-1 C) Ω • m2  D) ( Ω • m2)-1

5.-(  ) La resistencia eléctrica es directamente proporcional a:

A) la conductividad   B) el área   C) la longitud   D)  la corriente eléctrica

6.- (  ) Se define como el flujo de cargas eléctricas que atraviesan una sección de área:

A) Diferencia de potencial B) Intensidad de corriente eléctrica C) Flujo eléctrico D) Campo eléctrico

D.- Resuelve los siguientes problemas:

1.- Si por un alambre conductor circula una corriente de intensidad de 16 mA, determine el número de electrones que atraviesan la sección transversal del conductor en 0.1 s.

Respuesta: n= 1 x 10+16 electrones

2.- Un conductor de cobre de 2.5 mm² de sección transversal transporta una corriente de 8 A. Calcular la velocidad de arrastre de los electrones.

Datos:

• Densidad electrónica del cobre: n = 8.45 × 10²² e/m³
• Carga del electrón: q = 1.602 × 10⁻¹⁹ C
• Resultados: vd = 0.236 mm/s

3.- Por un conductor de aluminio circula una corriente de 12 A durante 5 minutos. Calcular:

1. La carga total transportada
2. El número de electrones que han pasado
3. La velocidad de arrastre si el área es 4 mm²

Resultados: Carga: 3600 C, N = 2.25 × 10²² electrones, vd = 0.311 mm/s

4.- Comparar la velocidad de arrastre en conductores de cobre y aluminio con la misma corriente (10 A) y área (3 mm²).

Datos:

• Cobre: n = 8.45 × 10²² e/m³
• Aluminio: n = 6.02 × 10²² e/m³

Resultados: Cu: vd = 0.246 mm/s, Al: vd = 0.345 mm/s

Conclusión:

vd(Al) = 1.4 × vd(Cu)

El aluminio necesita ~40% más velocidad de arrastre para la misma corriente.

SEMANA 13

 GRUPOS 5IM02. 5IM05 Y 5IM08

Los siguientes enlaces te ayudarán a entender los temas de capacitancia y conexión de capacitores:

EJEMPLO DE CIRCUITO MIXTO RESUELTO

GUÍA SOBRE CAPACITANCIA

Con base en la información que se abordó en clase y la que se te está proporcionando, resuelve los siguientes problemas y en todos los casos debes calcular: Capacitancia equivalente, carga equivalente y para cada capacitor, voltaje para cada capacitor, energía equivalente y para cada capacitor.

A)

Capacitor	Capacitancia (C)	Voltaje (V)	Carga (Q)	Energía (U)
Equivalente	2 μF	12 V	24 μC	144 μJ
C1​	4 μF	4 V	16 μC	32 μJ
C2​	2 μF	4 V	8 μC	16 μJ
C3​	3 μF	8 V	24 μC	96 μJ

B)

Capacitor	Capacitancia (C)	Voltaje (V)	Carga (Q)	Energía (U)
Equivalente	12 μF	36 V	432 μC	7776 μJ
C1​	4 μF	36 V	144 μC	2592 μJ
C2​	2 μF	36 V	72 μC	1296 μJ
C3​	24 μF	9 V	216 μC	972 μJ
C4​	8 μF	27 V	216 μC	2916 μJ

Nota: Concentra los resultados en una tabla y comparalos

SEMANA 12

                                                                           FÍSICA III

GRUPOS 5IM02, 5IM05 y 5IM08

ACTIVIDADES 

Las presentaciones de la semana se encuentran a continuación:

Capacitancia

Conexiones de Capacitores

ACTIVIDADES DE LA SEMANA 12

1.- Contesta correctamente las preguntas de la pag. 71 del libro de texto. 

2.- Contesta el siguiente cuestionario:

1 (  ) El campo eléctrico entre dos placas paralelas idénticas, pero con cargas iguales de signos contrarios, disminuye cuando:

A) Entre las placas hay dieléctrico B) V aumenta C) Su separación aumenta D) La capacidad decrece

2.- (   ) Si en un capacitor de placas paralelas se coloca un dieléctrico entre sus placas, la capacitancia:

A) Aumenta   B) Disminuye  C) No se altera  D) Es cero

3.- (   ) Un capacitor de placas plano-paralelas está formado por dos conductores cuadrados de 10 cm de lado separados entre sí por 1 mm. ¿Cuál es capacidad?

A) 885 pF   B)  88.5 pF   C)  0.0885 pF  D)  8.85 pF

4.- (  ) Las unidades de la capacitancia en el SI son:

A) F/m   B)  N/C   C)  C/V   D)  J/C

5.- (  )  Si el área de un capacitor de placas paralelas disminuye, su capacidad:

A) Aumenta   B) Disminuye   C) No se altera   D)  Es constante

3.- Resuelve correctamente los siguientes problemas (en el formato correspondiente), debes de ir reduciendo el circuito paso a paso:

A) Tres capacitores de 4, 5 y 8 pF se conectan en serie a una batería de 45 V. Calcular, a) La capacitancia equivalente, b) La carga total, c) La diferencia de potencial en cada capacitor. d) La energía total del circuito.

Resultados: a) Ce= 1.74 pF, b) Qe= 78.3×10-12 C, c) V1= 19.5 V   V2= 15.7 V    V3= 9.8 V Vtotal= 45 V d) U= 1 x 10-9 J

B) De acuerdo a la conexión mostrada en el diagrama, calcular: a) La capacitancia equivalente, b) La diferencia de potencial de cada capacitor, c) La carga depositada en cada capacitor, d) La carga total almacenada por los capacitores

Resultados: a) Ce= 17 pF; b) V1= 130 V, V2= 130 V, V3=130 V c) Q1= 520 x 10-12 C  , Q2= 650 x 10-12 C  , Q3= 1040 x 10-12 C   d) QT= 2210 x 10-12 C

C) De la configuración mostrada determinar: a) La capacitancia equivalente, b) la carga de cada capacitor y la total, c) La diferencia de potencial en cada capacitor. d) La Energía total acumulada en el circuito.

 

Respuestas: a) CE= 2.66 x 10- 6 F b) QT-= 24 µC, Q8µF= 24 µC, Q8µF= 24 µC, Q6µF= 18 µC, Q2µF= 6 µC   c) ΔV8µF= 3 V, ΔV8µF= 3 V, ΔV6µF= 3 V, ΔV2µF= 3 V d) UT= 1.08 x 10-4 J

Nota: No te olvides contestar el cuestionario que aparecerá el fín de semana.

Semana 11

Semana de evaluación 

En esta semana las actividades serán el repaso de los temas de la evaluación (no es necesario entregarlas como tarea): campo eléctrico, flujo eléctrico, ley de gauss en diferentes configuraciones, potencial eléctrico, trabajo sobre una carga eléctrica, energía potencial eléctrica, superficies equipotenciales y diferencia de potencial.

Las evaluaciones para cada grupo se realizarán el día y horario correspondientes al laboratorio, por lo que es necesario para la realización del mismo: lápiz, plumas, goma, sacapuntas, juego de geometría, hojas blancas ó cuadriculadas, hojas milimétricas, calculadora científica no programable, libro y apuntes.