Guía 10 - Física 1

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Guía 10: Circuitos Eléctricos 
Asignatura: Física 1 (Biotecnología) 
Docente (Teórica): Dr. Brian Wundheiler (brian.wundheiler@iteda.cnea.gov.ar) 
Docente (Practica): Dr. Diego Melo (diego.melo@iteda.cnea.gov.ar) 
Día/Horario: Miércoles, 17 hs a 22 hs 
Problema 1: Se tiene un cable coaxial de 50 m de longitud. El coaxial posee un conductor central 
de cobre de 0.8 mm de diámetro, que se encuentra posicionado de manera concéntrica dentro de 
un aislante de 5 mm de radio; sobre la cara externa del aislante se halla una capa delgada de 
aluminio de 0.15 mm de espesor. Si el coaxial se encuentra a 30
0
 C calcule: a) La resistencia 
eléctrica del conductor central y de la lámina de aluminio. b) La resistencia eléctrica equivalente 
del conductor si el hilo central y la lámina de aluminio se conectan en serie. c) La resistencia 
eléctrica equivalente del conductor si el hilo central y la lámina de aluminio se conectan en 
paralelo. En los cálculos utilice los siguientes valores para las resistividades: ρCu = 1.7 x 10
-8
 Ω m y 
ρAl = 2.82 x 10
-8
 Ω m, y los coeficientes de variación térmica de resistencia: αCu = 3.9 x 10-3 1/0C y αAl 
= 3.9 x 10
-3
 1/
0
C (medidos todos a 20
0
 C). 
 
Problema 2: Un cable de cobre de 30 m de longitud, cuya sección es de 1 mm
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, se utiliza como 
prolongador para alimentar una plancha eléctrica cuya potencia es de 600 W cuando se la conecta 
a 220 V. Calcule la tensión eléctrica que posee la plancha y la potencia que disipa cuando es 
conectada mediante el prolongador a un toma de 220 V. Considere que la temperatura ambiente 
es de 25
0
 C. 
 
Problema 3: Un destornillador buscapolo posee internamente una pequeña lámpara neón que 
está conectada en serie con un resistor de 180 kΩ. Asumiendo que la lámpara se pone en 
cortocircuito, calcule cuál es la máxima intensidad de corriente eléctrica que podría circular a 
través de una persona al conectar dicho destornillador sobre la fase de una red de alimentación de 
220 V. ¿Esta intensidad de corriente eléctrica es peligrosa para el cuerpo humano?. 
 
Problema 4: Se tiene una pequeña radio a transistores que funciona con dos pilas de 1.5 V 
conectadas en serie y cuya intensidad de corriente nominal es de 12 mA. Dado que se desea hacer 
funcionar la radio mediante una batería de 9 V, es necesario: 1) Conectar un resistor en serie con 
la radio, o 2) Conectar la radio a un divisor de tensión constituido por dos resistores en serie. Halle 
en cada caso el valor de los resistores necesarias, indicando la potencia eléctrica que deben 
disipar, para alimentar la radio de manera segura. 
 
Problema 5: Se tienen dos resistores idénticos conectadas en paralelo. Calcule cual es la 
resistencia equivalente. Calcule numéricamente dicho valor para el caso de tener dos resistores de 
100 kΩ. 
 
Problema 6: Se tiene una lámpara eléctrica cuya potencia es de 75 W a 220 V. ¿Cuál será la 
potencia que disipa la lámpara si se la conecta a una red de 110 V?. 
 
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Problema 7: Una guirnalda navideña que funciona con 220 V y consume 100 W posee un total de 
30 lamparitas conectadas en serie. Suponga que 10 lamparitas están dañadas y por ende la 
guirnalda no funciona. A fin de subsanar este problema se pretende sustituir las lámparas dañadas 
por un único resistor. Halle el valor del resistor y la potencia que debe disipar, ¿es una solución 
segura?. 
 
Problema 8: Cuando se cierra el interruptor S del siguiente circuito, ¿la resistencia equivalente 
entre los puntos a y b aumenta o disminuye?. Suponga que la resistencia equivalente cambia en 
un factor de 2. Determine el valor de R. 
 
 
 
Problema 9: Calcule las tensiones eléctricas y la potencia sobre cada resistor presente en el 
esquema del circuito que se muestra en la siguiente figura. Considere que la fuente E suministra 
12 V y que el valor de R es de 10 Ω. 
 
 
 
Problema 10: Calcule el valor de la resistencia eléctrica equivalente, entre los extremos a y b, del 
siguiente circuito que está constituido por un número infinito de resistores. 
 
 
 
Problema 11: Determine cuál es la condición que se debe cumplir para que una fuente de tensión 
suministre su máxima potencia a un dispositivo resistivo. 
 
Problema 12: Un puente de Wheatstone es un instrumento que permite medir el valor de una 
resistencia desconocida con gran exactitud a partir de tres resistores patrón, dos de la cuales 
pueden ser fijos y el restante variable. Halle la relación que permite obtener el valor de la 
resistencia desconocida Rx cuando el puente esta en equilibrio. Use que la condición de equilibrio 
corresponde al caso en que el voltímetro V no indica tensión alguna (V = 0 V). 
 
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Problema 13: Un puente de Wheatstone puede simplificarse sustituyendo dos de sus resistores 
patrón por un hilo conductor de longitud L. Asumiendo la relación de equilibrio del puente halle la 
relación que permite determinar el valor de la resistencia desconocida Rx. 
 
 
Problema 14: A partir del siguiente circuito que permite encender un diodo LED (Light emitting 
diode) con dos pilas de 1.5 V conectadas en serie, determine cuál debería ser el valor de la 
resistencia R1, si: a) Se conecta un segundo LED en serie con el LED existente, y b) Si el segundo 
LED se conecta en paralelo con el LED existente. Considere en todos los casos los siguientes valores 
ILED = 10 mA y VLED = 1.7 V. 
 
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Problema 15: Calcule el valor de la resistencia eléctrica equivalente en cada uno de los siguientes 
circuitos. 
 
 
 
Problema 16: Calcule la diferencia de potencial entre los extremos del resistor R2 y la potencia que 
esta disipa. 
 
 
Problema 17: Calcule que resistor debería conectarse en serie con una lámpara cuya potencia es 
de 50 W a 110 V, a fin de que dicha lámpara pueda alimentarse con 220 V. Posteriormente evalué: 
a) ¿Que potencia disipa dicha resistor?, b) ¿La solución propuesta en a) es una solución viable?. c) 
¿Sería factible sustituir dicha resistencia por dos lámparas de 220 V conectadas en paralelo?, 
indique en caso afirmativo que potencia deben tener dichas lámparas y si estas se iluminan.