La corriente eléctrica representa la cantidad de carga que pasa a través de un conductor por unidad de tiempo. La unidad de corriente eléctrica en el sistema internacional es el amperio (A).
En los cálculos de circuitos eléctricos, a menudo tenemos que calcular la corriente que pasa por sus terminales. Siendo un contenido muy cargado en los exámenes de ingreso a la universidad.
Por lo tanto, no pierda la oportunidad de verificar sus conocimientos probando los ejercicios a continuación y siguiendo las resoluciones propuestas.
Problemas resueltos y comentados
1) UERJ - 2019
Se combinaron resistencias óhmicas idénticas en cuatro circuitos diferentes y se sometieron al mismo voltaje UA, B. Mira los esquemas:
En estas condiciones, la corriente eléctrica de menor intensidad se establece en el siguiente circuito:
allí
b) II
c) III
d) IV
Dado que las resistencias son óhmicas, podemos aplicar la ley de Ohm en los 4 circuitos propuestos, es decir:
UA, B = Req.I
Al analizar esta relación, llegamos a la conclusión de que si el voltaje en los terminales AB es el mismo para todos los circuitos, el que tenga la resistencia equivalente más alta tendrá menos corriente.
Por lo tanto, necesitamos calcular la resistencia equivalente en cada circuito.
I) Tenemos cuatro resistencias asociadas en paralelo. De esta forma, la resistencia equivalente se encontrará haciendo:
II) En este circuito, las resistencias están asociadas en serie y en paralelo (asociación mixta). Tenemos tres ramas, con dos resistencias asociadas en serie en cada rama.
Empezamos por encontrar la resistencia equivalente de la serie. Entonces tenemos:
De esta forma, el circuito puede ser reemplazado por un circuito paralelo, con una resistencia 2R en cada una de las 3 ramas.
Ahora podemos calcular la resistencia equivalente de la asociación en paralelo que será la resistencia equivalente del circuito:
III) Este es también un circuito mixto, con dos resistencias asociadas en paralelo y en serie con una tercera resistencia.
Al encontrar la resistencia equivalente del paralelo, tenemos:
La resistencia equivalente del circuito se encuentra sumando la resistencia equivalente del paralelo con la resistencia R, así tenemos:
IV) Ahora tenemos tres resistencias en serie asociadas en paralelo con otras dos resistencias en serie. Primero encontremos la resistencia equivalente de cada serie:
Ahora, encontraremos la resistencia equivalente del circuito calculando la resistencia equivalente del paralelo:
Ahora que hemos encontrado las resistencias equivalentes para cada circuito, tenemos que identificar cuál es el más grande. Ser:
Concluimos que en el circuito III, que tiene la mayor resistencia, tendremos la menor intensidad de corriente.
Alternativa: c) III
Algunos peces, como el poraquê, la anguila eléctrica del Amazonas, pueden producir una corriente eléctrica cuando están en peligro. Un cerdo en peligro de extinción de 1 metro de largo produce una corriente de alrededor de 2 amperios y un voltaje de 600 voltios.
La tabla muestra la potencia aproximada de los equipos eléctricos.
El equipo eléctrico que tiene una potencia similar a la que produce este pez en peligro de extinción es el
a) El extractor de aire.
b) computadora.
c) aspiradora.
d) barbacoa eléctrica.
e) secadora de ropa.
Primero necesitamos averiguar cuál es el valor de la potencia producida por el pescado, para eso usaremos la fórmula de potencia y sustituiremos los valores presentados:
Comparando con los datos de la tabla, identificamos que esta potencia es equivalente a una barbacoa eléctrica.
Alternativa: d) barbacoa eléctrica.
En un circuito eléctrico se instalan en paralelo dos resistencias idénticas, de resistencia R, y conectadas, en serie, a una batería y una tercera resistencia, idénticas a las anteriores. En esta configuración, la corriente que fluye a través del circuito es I0. Al reemplazar esta tercera resistencia en serie con otra resistencia de 2R, la nueva corriente en el circuito será
allí0
b) 3I0/5
c) 3I0/4
d) yo0/2
Oye0/4
En la primera situación, la resistencia equivalente vendrá dada por:
En la segunda situación, la resistencia del resistor en serie cambia a 2R, por lo que la resistencia equivalente en esta nueva situación será igual a:
Como no hubo cambio en el valor de la batería que alimenta el circuito, el voltaje es el mismo en ambas situaciones. Teniendo en cuenta la ley de Ohm, tenemos las siguientes igualdades:
Alternativa: b) 3I0/5
En algunas casas, se utilizan cercas electrificadas para mantener alejados a posibles intrusos. Una cerca electrificada funciona con una diferencia de potencial eléctrico de aproximadamente 10,000 V. Para no ser letal, la corriente que se puede transmitir a través de una persona no debe ser superior a 0,01 A. La resistencia eléctrica del cuerpo entre las manos y los pies de una persona es de alrededor de 1000 1.
Para que la corriente no sea letal para una persona que toque la cerca electrificada, el generador de voltaje debe tener una resistencia interna que, en relación a la del cuerpo humano, sea:
a) prácticamente nula.
b) aproximadamente igual.
c) miles de veces más grande.
d) del orden de 10 veces más grande.
e) del orden de 10 veces más pequeño.
Para esta pregunta usaremos la ecuación de un generador, ya que queremos comparar la resistencia interna del generador con la resistencia del cuerpo humano. Esta ecuación viene dada por:
Ser:
U: la diferencia de potencial del circuito (V)
ε: fuerza electromotriz (V)
r: resistencia interna del generador (Ω)
i: corriente (A)
El valor de U se puede encontrar usando la ley de Ohm, es decir, U = R.i. Tenga en cuenta que esta resistencia es la del circuito, que en este caso es igual a la resistencia del cuerpo.
Sustituyendo los valores del problema en la ecuación del generador, tenemos:
Ahora, necesitamos averiguar cuántas veces la resistencia interna del generador debe ser mayor que la resistencia del cuerpo. Para ello, dividamos uno por otro, es decir:
Por lo tanto, la resistencia interna del generador debe ser alrededor de 1000 veces mayor que la resistencia del cuerpo de la persona.
Alternativa: c) miles de veces más grande.
Se conectaron tres lámparas idénticas en el circuito esquemático. La batería tiene una resistencia interna insignificante y los cables tienen resistencia cero. Un técnico realizó un análisis de circuito para predecir la corriente eléctrica en los puntos: A, B, C, D y E; y etiqueté estas corrientes yoLA, IB, IC, ID OyeY, respectivamente.
El técnico concluyó que las cadenas que tienen el mismo valor son
allíLA = YoY OyeC = YoD.
b) yoLA = YoB = YoY OyeC = YoD.
c) yoLA = YoB, solo.
d) yoLA = YoB = YoY, solo.
OyeC = YoB, solo.
En el siguiente diagrama representamos las corrientes que fluyen a través de las distintas ramas del circuito.
Siguiendo el esquema, observamos que yoLA OyeB son los mismos y que yoC OyeD también son los mismos.
Alternativa: a) YoLA = YoY OyeC = YoD
6) Enem PPL - 2016
La descarga eléctrica es una sensación causada por el paso de corriente eléctrica a través del cuerpo. Las consecuencias de una conmoción van desde un simple susto hasta la muerte. La circulación de cargas eléctricas depende de la resistencia del material. Para el cuerpo humano, esta resistencia varía de 1000 Ω cuando la piel está húmeda, a 100 000 Ω cuando la piel está seca. Una persona descalza, lavando su casa con agua, se mojó los pies y pisó accidentalmente un cable desnudo, sufriendo una descarga eléctrica a un voltaje de 120 V.
¿Cuál es la intensidad máxima de la corriente eléctrica que atraviesa el cuerpo de la persona?
a) 1,2 mA
b) 120 mA
c) 8,3 A
d) 833 A
e) 120 kA
Queremos descubrir la corriente máxima que recorre el cuerpo de la persona. Tenga en cuenta que tenemos dos valores de resistencia, uno para el cuerpo seco y otro para el cuerpo húmedo.
La corriente máxima, dado que la persona se encuentra en un cuerpo húmedo, se hallará considerando el valor mínimo dado para la resistencia, es decir, 1000 Ω.
Teniendo en cuenta este valor, apliquemos la ley de Ohm:
Alternativa: b) 120 mA
7) Fuvest - 2010
Las mediciones eléctricas indican que la superficie de la tierra tiene una carga eléctrica negativa total de aproximadamente 600.000 culombios. En las tormentas, los rayos cargados positivamente, aunque raros, pueden alcanzar la superficie de la tierra. La corriente eléctrica de estos rayos puede alcanzar valores de hasta 300.000 A. ¿Qué fracción de la carga eléctrica total de la Tierra podría compensarse con un radio de 300 000 A y una duración de 0,5 s?
a) 1/2
b) 1/3
c) 1/4
d) 1/10
e) 1/20
El valor actual se encuentra aplicando la siguiente fórmula:
Ser:
i: corriente (A)
Q: carga eléctrica (C)
Δt: intervalo (s) de tiempo
Reemplazando los valores indicados, encontramos:
Para conocer la fracción de la carga eléctrica total de la Tierra que podría compensarse con el radio, hagamos la siguiente razón:
Alternativa: c) 1/4
Para obtener más información, consulte también:
- Asociación de resistencias - Ejercicios
- Asociación de Formadores
- Fórmulas de física
