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Preguntas de análisis
P25.1. La definición de resistividad (r 5 E>J) implica que existe un campo
eléctrico dentro de un conductor. Pero en el capítulo 21 se vio que en el interior
de un conductor no puede haber ningún campo eléctrico. ¿Hay alguna
contradicción en esto? Dé una explicación. 
La ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simón
Ohm, es una ley básica de los circuitos eléctricos. Establece que la diferencia
de potencial que aplicamos entre los extremos de un conductor determinado es
directamente proporcional a la intensidad de la corriente que circula por el
citado conductor.
P25.2. Una varilla cilíndrica tiene resistencia R. Si se triplica su longitud y
diámetro, ¿cuál será su resistencia en términos de R?
La fórmula de la resistencia seria R= coeficiente de resistividad por
longitud/sección por tanto si triplicas la longitud mayor resistencia si multiplicas
la sección menor resistencia yo creo k la resistencia sería igual.
P25.4. Dos alambres de cobre de distintos diámetros se unen por los extremos.
Si una corriente fluye por la combinación de alambres, ¿qué sucede con los
electrones cuando se mueven del alambre de mayor diámetro al alambre de
menor diámetro? Su rapidez de deriva, ¿aumenta, disminuye o permanece sin
cambio? Si la velocidad de deriva cambia, ¿cuál es la fuerza que origina el
cambio? Explique su razonamiento.
RTA. Vd = J/(CN) = I/(nqA). La corriente I, por conservación de carga, es la
misma en ambos cables. Para un área transversal más pequeña, la densidad
actual aumenta y la velocidad de la deriva aumenta. Por EQ. (25,5) la densidad
de corriente más grande significa que el campo eléctrico es más grande en el
alambre más pequeño. El campo eléctrico creciente proporciona la fuerza que
acelera los electrones a una velocidad más alta de la deriva.
P25.6. La diferencia de potencial entre las terminales de una batería, ¿puede
alguna vez ser en dirección opuesta a la de la fem? Si es así, dé un ejemplo. Si
no, explique por qué. 
RTA. Sí. Si la corriente está siendo empujada a través de la batería desde el-al
terminal + por otra fuente de voltaje. La caída de tensión "ir" a través de la
resistencia interna la batería se dirige frente al "FEM". Si esta corriente es lo
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suficientemente grande, el potencial del terminal + de la batería puede ser
menor que el potencial del terminal; Va < VB
P25.7. Una regla práctica que se utiliza para determinar la resistencia interna
de una fuente es que ésta es igual al resultado de dividir el voltaje de circuito
abierto entre la corriente del cortocircuito. ¿Esto es cierto? ¿Por qué? 
RTA. Sí. El voltaje en un circuito abierto es ε. La corriente del cortocircuito es I
= ε/r - r = ε/i. 
P25.9. Hemos visto que un coulomb es una cantidad enorme de carga; es
prácticamente imposible colocar una carga de 1 C en un objeto. Sin embargo,
una corriente de 10 A, o 10 C>s, es muy razonable. Explique esta discrepancia
aparente.
RTA. Un cable que transporta una corriente de 10 a permanecer eléctricamente
neutro. Pero una gran cantidad de carga (10 C) pasa una sección transversal
del cable cada segundo. 
 P25.10. Los electrones en un circuito eléctrico pasan a través de un resistor. El
alambre a ambos lados del resistor tiene el mismo diámetro. a) ¿Cómo es la
rapidez de deriva de los electrones antes de que entren al resistor, en
comparación con la rapidez que tienen al salir de éste? Explique su
razonamiento. b) ¿Cómo es la energía potencial de un electrón antes de entrar
en el resistor, en comparación con la que tiene después de salir del resistor?
Explique su razonamiento. 
RTA.
(a) la corriente es la misma en ambos lados de la resistencia por lo que la
densidad de corriente es la misma. Vd = J/(CN) por lo que la velocidad de
deriva es la misma en ambos lados de la resistencia.
(b) el potencial eléctrico "V" es más alto al final de la resistencia cuando la
corriente convencional entra. Los electrones se mueven frente a la
dirección de la corriente convencional así que mueven a un potencial más
alto. La carga negativa pierde energía potencial cuando va a un potencial
más alto. Los electrones pierden energía potencial eléctrica cuando pasan
a través de la resistencia. 
P25.11. La corriente ocasiona que la temperatura de un resistor real se
incremente. ¿Por qué? ¿Qué efecto tiene el calentamiento sobre la
resistencia? Explique. 
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RTA. El aumento de la temperatura agrega energía interna y hace las cargas
más libres de moverse. La conductividad debe aumentar con temperatura así
que la resistividad debe disminuir con la temperatura cada vez mayor.
P25.12. ¿Cuál de las gráficas que aparecen en la figura 25?29 ilustra mejor la
corriente I en un resistor real como función de la diferencia de potencial V a
través suyo? Explique. (Sugerencia: vea la pregunta para análisis P25.11.)
P25.13. ¿Por qué una bombilla casi siempre se funde en el momento de
encender la luz, y rara vez mientras ya está encendido? 
RTA. La resistencia aumenta con la temperatura de modo que la corriente a
través del bulbo disminuya cuando el bulbo se calienta. La corriente a través de
la bombilla es más grande cuando la luz se enciende por primera vez. 
P25.14. Una bombilla brilla porque tiene resistencia; su brillo aumenta con la
potencia eléctrica que disipa. a) En el circuito que se ilustra en
25.30a, las dos bombillas A y B son idénticas. En comparación con la bombilla
A, ¿la bombilla B brilla más, igual o menos? Explique su razonamiento. b) Se
retira la bombilla B del circuito y éste se completa como se ilustra en la figura
25.30b. En comparación con el brillo de la bombilla A en la figura 25.30a,
¿ahora la bombilla A brilla más, igual o menos? Explique su razonamiento. 
RTA. En (a) la misma corriente fluye a través de cada bulbo y tienen igual brillo.
En (b) la resistencia se reduce a la mitad, por lo que la corriente se duplica en
comparación con (a) y el bulbo "a" es más brillante. 
P25.15. (Véase la pregunta para análisis P25.14.) En un circuito se colocan un
amperímetro ideal A, una batería y una bombilla, como se ilustra en la figura
25.31a, y se anota la lectura del amperímetro. Después, el circuito se vuelve a
conectar como en la figura 23.31b, de manera que las posiciones del
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amperímetro y la bombilla se invierten. a) ¿Cómo se compara la lectura del
amperímetro en la situación que se ilustra en la figura 25? 31a con la de la
figura 25.31b? Explique su razonamiento. b) ¿En qué situación brilla más la
bombilla? Explique su razonamiento
RTA. 
a) en ambos circuitos la misma corriente fluye a través del amperímetro. La
corriente es la misma en todas partes del circuito, la corriente no se "utiliza"
cuando pasa a través de la bombilla.
b) puesto que la corriente a través de la bombilla es la misma en ambos circuitos,
el bulbo es el mismo brillo. 
P25.16. (Véase la pregunta para análisis P25.14.) ¿Brillará más una bombilla
cuando se conecta a una batería como se ilustra en la figura 25? 32a, con un
amperímetro ideal A colocado en el circuito, o cuando se conecta como se
representa en la figura 25.32b, con un voltímetro ideal V colocado en el
circuito? Explique su razonamiento.
RTA. Un amperímetro ideal es undispositivo de resistencia muy bajo y no
añade resistencia al circuito. Un voltímetro ideal es un dispositivo de alta
resistencia y añade una resistencia muy grande en serie con la bombilla. En (b)
la resistencia de circuito total es muy grande y la corriente a través del bulbo es
muy pequeña. La bombilla será mucho más brillante en (a). 
P25.17. La energía que puede extraerse de una batería de almacenamiento
siempre es menor que la que entra cuando se carga. ¿Por qué? 
RTA. Tanto en el proceso de carga como cuando la batería suministra energía
a un circuito, se pierde energía térmica a medida que la corriente atraviesa la
resistencia interna de la batería. 
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P25.18. Ocho baterías de linterna en serie tienen una fem aproximada de 12 V,
como la de la batería de un automóvil. ¿Servirían para poner en marcha un
vehículo cuya batería está sin carga? ¿Por qué? 
RTA. No, su resistencia interna es demasiado alta. No serían capaces de
suministrar suficiente corriente para arrancar el coche.
P25.19. Es frecuente que los aviones pequeños tengan sistemas eléctricos de
24 Vy no de 12 V como los automóviles, aun cuando los requerimientos de
energía eléctrica sean aproximadamente los mismos para ambos tipos de
vehículo. La explicación que dan los diseñadores de aeronaves es que un
sistema de 24 V pesa menos que otro de 12 V porque en él pueden usarse
alambres más delgados. Explique por qué es así. 
RTA. La energía eléctrica suministrada a un dispositivo es P = VI. V más
grande significa "I" más pequeño. La pérdida de energía en los cables se
produce a un ritmo "I2 R" por lo que si "i" es más pequeño "r" puede ser más
grande y el circuito todavía tiene la misma tasa de pérdida de energía en los
cables. Los cables más finos tienen una "R" más grande.
P25.20. Las líneas de transmisión de energía eléctrica de larga distancia,
siempre operan con un voltaje muy elevado, en ocasiones de hasta 750 kV.
¿Cuáles son las ventajas y desventajas de esto? 
RTA. La energía eléctrica entregada a un dispositivo es P = VI, mayor "V"
significa "I" más pequeño. La pérdida de energía en los cables se produce a un
ritmo "I2 R" por lo que, si "I" es menor, entonces hay menos pérdida de energía
debido a la resistencia de las líneas de transmisión. lA desventaja de "A" es el
peligro de altas tensiones y la necesidad de intensificar y bajar el voltaje antes
y después de la transmisión.
P25.21. Es común que las líneas eléctricas domésticas de Norteamérica
operen a 120 V. ¿Por qué es deseable este voltaje en vez de otro
considerablemente mayor o menor? Por otro lado, los automóviles por lo
general tienen sistemas de 12 V. ¿Por qué es conveniente este voltaje?
RTA. La tensión del sistema eléctrico en cada caso se ajusta a la potencia que
debe entregarse a los dispositivos del sistema. La tensión más baja en un
sistema del automóvil requiere corrientes más altas pero las distancias
eléctricas de la transmisión son pequeñas así que las pérdidas debido a la
resistencia del alambre son tolerables. También, el sistema auto del voltaje más
bajo es más seguro. Es más común para las personas incapacitadas a hurgar
en el capó de un coche que para participar en el cableado de su hogar.
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 P25.22. Un fusible es un dispositivo diseñado para interrumpir un circuito
eléctrico, por lo general haciendo que se funda cuando la corriente supera
cierto valor. ¿Qué características debe tener el material con que se fabrica el
fusible? 
RTA. Debe tener baja resistencia y un punto de fusión del valor deseado.
P25.23. Las fuentes de energía de alto voltaje en ocasiones se diseñan con la
intención de que tengan una resistencia interna elevada, como medida de
seguridad. ¿Por qué es más seguro una fuente de energía con una gran
resistencia interna que una con el mismo voltaje, pero con menos resistencia
interna? 
RTA. La resistencia interna más grande limita la corriente de cortocircuito.
P25.24. En el libro se afirma que los buenos conductores térmicos también son
buenos conductores eléctricos. Si esto es así, ¿por qué los cables que se
utilizan para conectar tostadores, planchas y otros aparatos que producen
calor, no se calientan por conducir el calor que genera el elemento calefactor?
RTA. La energía transportada por la corriente eléctrica es mucho mayor que la
energía térmica conducida en la dirección opuesta. La diferencia de potencial
impulsa los electrones en una dirección. Para llevar a cabo el calor que tendría
que viajar en la dirección opuesta.
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