Física CONCEPTUAL
d e p e n d e de la velocidad d e deriva de los e l e c t r o n e s
de c o n d u c c i ó n , sino d e la r a p i d e z c o n la q u e se p r o p a g a el c a m p o eléctrico p o r el circuito; m á s o m e n o s es la rapidez d e la luz.
37. U n a l á m p a r a eléctrica se funde c u a n d o se r o m p e el
filamento, c u a n d o se d e s i n t e g r a el filamento o
c u a n d o se cae.
39. La m a y o r p a r t e de la e n e r g í a eléctrica e n el filamento de u n a l á m p a r a se t r a n s f o r m a e n calor. C u a n d o
las c o r r i e n t e s s o n bajas e n la l á m p a r a , el calor q u e
se p r o d u c e p u e d e ser suficiente p a r a sentirlo, p e r o
n o p a r a p o n e r al rojo o al rojo b l a n c o el filamento.
4 1 . A m e d i d a q u e se c o n e c t a n m á s l á m p a r a s e n serie, se
agrega m á s resistencia a la ú n i c a trayectoria del circuito, y la c o r r i e n t e q u e p r o d u c e la b a t e r í a d i s m i n u ye. Eso se ve p o r q u e la luz d e las l á m p a r a s es m e n o s
intensa. Por otro lado, c u a n d o se c o n e c t a n m á s lámp a r a s e n paralelo c o n la batería, p r á c t i c a m e n t e n o
c a m b i a su l u m i n o s i d a d . Esto se d e b e a q u e c a d a
l á m p a r a se c o n e c t a de h e c h o e n f o r m a directa a la
batería, y n o h a y otras l á m p a r a s e n su trayectoria
eléctrica q u e a u m e n t e n su resistencia. Cada l á m p a ra tien e su p r o p i a trayectoria de corriente.
4 3 . Lo q u e afecta los otros r a m a l e s es el voltaje a través
de ellos, y su p r o p i a resistencia. P u n t o . Al abrir o cerrar u n r a m a l n o se afecta c u a l q u i e r a de los d e m á s .
4 5 . Todas s o n iguales p a r a resistores idénticos e n paralelo. Si los resistores n o s o n iguales, el q u e t e n g a
m a y o r resistencia s e r á a t r a v e s a d o p o r m e n o s corriente y se disipará m e n o s e n e r g í a e n él. I n d e p e n d i e n t e m e n t e de las resistencias, el voltaje a través d e
a m b o s s e r á idéntico.
47. Los e l e c t r o d o m é s t i c o s n o se c o n e c t a n e n serie,
c u a n d o m e n o s p o r d o s razones. Primera, q u e el voltaje, la c o r r i e n t e y la p o t e n c i a p a r a c a d a a p a r a t o variaría al c o n e c t a r otros. La s e g u n d a es q u e si u n aparato se q u e m a , c e s a la c o r r i e n t e e n t o d o el circuito.
Sólo si c a d a e l e c t r o d o m é s t i c o se c o n e c t a e n paralelo
c o n la fuente de voltaje, el voltaje y la c o r r i e n t e e n
c a d a u n o s e r á i n d e p e n d i e n t e de los q u e h a y e n los
demás.
49. En el foco de 100 w a t t s p a s a m á s corriente. Esto se
ve e n la e c u a c i ó n " p o t e n c i a = c o r r i e n t e x voltaje".
Si p a s a m á s c o r r i e n t e c o n el m i s m o voltaje q u i e r e
decir q u e h a y m e n o s resistencia. Así, u n foco d e
100 w a t t s t i e n e m e n o s resistencia q u e u n o de 6 0
watts. M e n o s resistencia p a r a la m i s m a longitud del
m i s m o material equivale a u n filamento m á s g r u e so. Los filamentos de los focos de gran p o t e n c i a s o n
m á s g r u e s o s q u e los de baja p o t e n c i a . (Es i m p o r t a n te h a c e r n o t a r q u e e n el foco e s t á n i m p r e s o s los
watts y los volts. Un foco q u e dice 100 W, 120 V es
de 100 W solamente q u e h a y a 120 volts e n s u s terminales. Si sólo h a y 110 volts e n s u s t e r m i n a l e s y la
resistencia n o c a m b i a ¡la p o t e n c i a sólo s e r á de 84
watts!
Soluciones a los problemas del capítulo 23
1. De la e c u a c i ó n " p o t e n c i a = c o r r i e n t e x voltaje",
60 w a t t s = c o r r i e n t e x 120 volts; c o r r i e n t e
60 W
= 0.5 A.
120 V
3. De la e c u a c i ó n p o t e n c i a = c o r r i e n t e x voltaje,
potencia
1200 W
corriente = —
=
= 10A.
voltaje
120 V
De la e x p r e s i ó n d e d u c i d a e n el p r o b l e m a anterior,
resistencia
voltaje
corriente
120 V
10A
5. $ 2 . 5 2 . P r i m e r o , 100 w a t t s = 0.1 kilowatt. S e g u n d o ,
h a y 168 h o r a s e n u n a s e m a n a (7 días x 2 4 horas/día
= 168 horas). E n t o n c e s 168 h o r a s x 0.1 kilowatt =
16.8 kilowatt- horas, q u e a 15 c e n t a v o s p o r k W h d a
c o m o resultado $ 2 . 5 2 .
7. La p o t e n c i a de la p l a n c h a es P = IV = (110 V)
(9 A) = 9 9 0 W = 9 9 0 J/s. La e n e r g í a t é r m i c a g e n e r a da e n 1 m i n u t o es E = p o t e n c i a x t i e m p o = (990 J/s)
(60 s) = 5 9 , 4 0 0 J.
9. Se d i s e ñ ó p a r a u s a r s e e n u n circuito de 120 V. Con
u n voltaje a p l i c a d o de 120 V, la c o r r i e n t e e n la lámp a r a es / = V/R = (120 V)/(95 W) = 1.26 A. Entonces, la p o t e n c i a d i s i p a d a p o r la l á m p a r a es P = IV
= (1.26 A)(120 V) = 151 W, c e r c a del valor n o m i nal. Si esta l á m p a r a se c o n e c t a r a a 2 2 0 V, c o n d u c i r í a
d o s veces la c o r r i e n t e y disiparía c u a t r o veces la p o t e n c i a (dos v e c e s la c o r r i e n t e x d o s veces el voltaje),
m á s de 6 0 0 W. Es p r o b a b l e q u e se q u e m e . Este p r o b l e m a t a m b i é n se p u e d e resolver h a c i e n d o p r i m e r o
a l g u n a s t r a n s f o r m a c i o n e s algebraicas. C o m o cor r i e n t e = voltaje/resistencia, la e x p r e s i ó n p a r a la
p o t e n c i a se p u e d e escribir c o m o P = IV - (V/R)V =
V IR. Se despeja V y se o b t i e n e V = ^IPR. Sustituy e n d o la p o t e n c i a y la resistencia da c o m o resultado
V = V(150)(95) = 119 V.
2
Capítulo 24 Magnetismo
Respuestas
a los
ejercicios
1. Todo el m a g n e t i s m o se origina e n cargas eléctricas
e n m o v i m i e n t o . Para u n e l e c t r ó n h a y m a g n e t i s m o
c o r r e s p o n d i e n t e a su giro r e s p e c t o a su p r o p i o eje,
y c o n su m o v i m i e n t o e n t o r n o al n ú c l e o , y c o m o s u
m o v i m i e n t o c o m o p a r t e de la c o r r i e n t e eléctrica.
3. H a b r á atracción, p o r q u e el i m á n i n d u c e p o l a r i d a d
o p u e s t a e n u n trozo c e r c a n o de h i e r r o . El n o r t e ind u c i r á sur, y el sur i n d u c i r á norte. Se p a r e c e a la
i n d u c c i ó n de carga, d o n d e u n globo se p e g a a u n
m u r o , t e n g a carga negativa o positiva.
5. Los p o l o s del i m á n se a t r a e n e n t r e sí y h a r á n q u e
éste se doble, h a s t a t o c a r s e si el material es lo bast a n t e flexible.
7. Un c a m p o eléctrico r o d e a a u n a carga eléctrica estacionaria. Un c a m p o eléctrico y u n c a m p o m a g n é t i c o
r o d e a n a u n a carga eléctrica e n m o v i m i e n t o (y t a m b i é n u n c a m p o gravitacional r o d e a a a m b a s cargas).
205