BFIS_U2_ACT2_MACJ - Martin Contreras

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Universidad Abierta y a Distancia de México 
 
Ingeniería en Biotecnología 
 
Física 
 
Grupo: BI-BFIS-2101-B1-004 
 
Unidad 2: Dispositivos eléctricos 
 
Actividad 2- Laboratorio sobre dispositivos eléctricos 
 
Martin Contreras Jiménez 
ES202117326 
 
Fecha de entrega 
29/03/2021 
 
1. Considere una cubierta esférica con un radio de 23 cm y una carga total de 40 mC con 
distribución uniforme sobre su superficie. Determine el campo eléctrico a a) 20 cm y b)40 
cm del centro de distribución de la carga. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sustitución 
 
𝐸0.20𝑚 =
𝑄𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙
𝜀0∙4𝜋𝑟
2 = 0 Debido a que nos pide calcular el campo eléctrico dentro de la 
superficie del cascaron en el cual no hay carga. 
𝐸0.20𝑚 = 0
𝑪
𝑵
 
 
𝐸0.40𝑚 =
𝑄𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙
𝜀0 ∙ 4𝜋𝑟2
=
40 × 10−3𝐶
(8.8542 × 10−12 𝐶2 𝑁𝑚2⁄ )(4𝜋)(0.40𝑚)2
=
40 × 10−3𝐶
1.78024 × 10−11 𝐶2 𝑁⁄
= 
 
𝐸0.40𝑚 = 𝟓𝟔𝟏. 𝟗𝟖 × 𝟏𝟎
𝟔
𝑪
𝑵
 
 
 
r 
Datos 
𝑟 = 23𝑐𝑚 = 0.23𝑚 
𝑟1 = 20𝑐𝑚 = 0.20𝑚 
𝑟2 = 40𝑐𝑚 = 0.40𝑚 
𝑄 = 40𝑚𝐶 = 40 × 10−3𝐶 
𝐸 =? 
𝜀0 = 8.8542 × 10
−12 𝐶2 𝑁𝑚2⁄ 
 
Formula 
𝐸 =
𝑄𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙
𝜀0 ∙ 4𝜋𝑟2
 
 
2. Una diferencia de potencial de 500 mV se mantiene a través de una longitud de 8 m de 
alambre de tungsteno que tiene un área de sección transversal de 0,750 mm2 ¿Cuál es 
la corriente en el alambre? 
Datos 
𝑉 = 500𝑚𝑣 = 0.5𝑉 
𝐿𝑎𝑙𝑎𝑚𝑏𝑟𝑒 = 8𝑚 
𝑆𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 = 0.750𝑚𝑚
2 = 7.5 × 10−7𝑚2 
𝜌𝑡𝑢𝑛𝑔𝑠𝑡𝑒𝑛𝑜 = 5.6 × 10
−8Ω ∙ m 
 
 
Análisis 
La resistencia de un alambre conductor a una determinada temperatura es directamente 
proporcional a su longitud e inversamente proporcional a su área de sección transversal. Se 
calcula multiplicando un valor llamado coeficiente de resistividad (diferente para cada material) 
por la longitud del mismo y dividiéndolo por su área. 
𝑅 =
𝜌𝑡𝑢𝑛𝑔𝑠𝑡𝑒𝑛𝑜 ∙ 𝐿𝑎𝑙𝑎𝑚𝑏𝑟𝑒
𝐴𝑆𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙
 
Teniendo la formula para calcular la resistencia de un alambre a través de su sección transversal 
la sustituimos en la ley de Ohm y obtenemos lo siguiente: 
Formula 
𝐼 =
𝑉
𝑅
= 𝐼 =
𝑉
𝜌∙𝐿
𝐴
=
𝑉∙𝐴
𝜌∙𝐿
= 
Sustitución 
𝐼 =
𝑉 ∙ 𝐴
𝜌 ∙ 𝐿
=
(0.5𝑉)(7.5 × 10−7𝑚2)
(5.6 × 10−8Ω ∙ m)(8𝑚)
=
3.75 × 10−7𝑉 ∙ 𝑚2
4.48 × 10−7Ω𝑚2
= 0.8370
𝑉
Ω
= 𝟎. 𝟖𝟑𝟕𝟎 𝑨𝒎𝒑𝒆𝒓𝒆 
 
3. Los efectos dañinos de un choque eléctrico se deben a la cantidad de corriente que pasa 
por el organismo. ¿Entonces por qué hay letreros que dicen PELIGRO: ALTO VOLTAJE 
y no dicen PELIGRO: ALTA CORRIENTE? 
Respuesta: 
El peligro consiste en tocar uno de los cables que llevan la alta tensión (Voltaje) y cerrar el circuito 
provocando que el voltaje empiece a circular por tu cuerpo y tu cuerpo poniendo resistencia lo 
que genera una corriente eléctrica que provocara daños en tus órganos a nivel nervioso o 
provocando quemaduras en tu cuerpo. 
Sección 
transversal 
Cabe mencionar que con tocar un cable de alta tensión me refiero a que algunas veces se 
producen arcos eléctricos con algunos objetos de metal. 
Recordemos Ley de Ohm y establezcamos un ejemplo con una tensión de 20KV y la resistencia 
de nuestro cuerpo que por lo general varia de 1 − 5𝛺 así que tomemos un valor medio. 
𝐼 =
𝑉
𝑅
=
𝑉𝑎𝑙𝑡𝑎 𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛 
𝑅𝐶𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 ℎ𝑢𝑚𝑎𝑛𝑜
=
20𝐾𝑉
2.5Ω
= 8000𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒 
La cantidad de corriente que circularía por nuestro cuerpo es de 8000 𝑎𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒, para estas 
magnitudes ya es más que seguro que nos produciría la muerte. 
 
4. En periodos de máxima demanda, las empresas eléctricas bajan el voltaje. Así, ahorran 
capacidad. Para ver este efecto, imagina un tostador de 1,200 W que toma 10 A al 
conectarse a 120V. Imagina que el voltaje baja el 10%. ¿Cuánto bajará la corriente? 
¿Cuánto bajará la potencia? 
Matemáticamente 
La ley de Ohm establece que el voltaje que aplicamos a los extremos de un conductor es 
directamente proporcional a la corriente que circula por el citado conductor. 
¿Qué es directamente proporcional? 
Dos magnitudes son directamente proporcionales cuando al aumentar una la otra lo hace en la 
misma proporción, y al decrecer la primera la segunda también decrece en la misma proporción. 
Por lo tanto, tendremos lo siguiente: 
Datos 
𝑉 = 120𝑉 
𝐼 = 10𝐴 
𝑃 = 1200𝑊 
Tomemos en cuenta que la resistencia eléctrica no baja 
𝑅 =
𝑉
𝐼
=
120𝑉
10𝐴
= 12 
 
Si el voltaje se reduce 10% tendremos lo siguiente: 
120𝑉 = 100% 
𝑥 = 10% 
𝑥 =
10 ∙ 120
100
= 12𝑉 
 
120𝑉 − 12𝑉 = 108𝑉 
 
Si el voltaje se redujo 10%, la corriente habrá hecho lo mismo por lo tanto tenemos: 
𝐼 = 10𝐴 − 1𝐴 = 9𝐴 
Ahora que sabemos cuanto se redujo el voltaje y cuanto la corriente podemos calcular la potencia: 
𝑃 = 𝑉 ∗ 𝐼 = 108𝑉 ∗ 9𝐴 = 972 𝑊𝑎𝑡𝑡𝑠 
REFERENCIAS 
Lo que mata es la intensidad. (s. f.). blogspot.site. Recuperado 23 de febrero de 2021, de 
http://fisicayciencia.blogspot.com/2007/05/lo-que-mata-es-la-intensidad-y-cunto-me.html 
Cómo calcular la resistencia eléctrica de un cable. (2017, 13 febrero). Integral de Conexión y 
Montajes, S.L. (ICM). https://www.icmesp.com/calcular-la-resistencia-electrica-cable-2/