25. 32 Considere el circuito que se muestra en figura 25.32 Considere el circuito que se muestra en figura. La tensión de bornes de la batería de 24 V es de 21.2 V. ¿Cuál es a) la resistencia interna r de la batería; b) la resistencia R del resistor del circuito? r a) 4 A 24 V R b)

ENERGÍA Y POTENCIA EN CIRCUITOS ELÉCTRICOS Cuando una cantidad de carga q pasa a través de un elemento de circuito (un resistor, una batería..) con una diferencia de potencial Vab=Va-Vb, hay un cambio de energía potencial igual a qVab. Las cargas en movimiento no ganan energía cinética porque la proporción de flujo de carga hacia afuera del elemento debe ser igual a la proporción de flujo de carga hacia adentro. La cantidad qVab representa energía eléctrica transferida al elemento de circuito. Si Vb > Va, la diferencia de potencial es negativa y hay una transferencia neta de energía afuera del elemento, que actúa como fuente. En los circuitos eléctrico lo que más suele interesar es la rapidez con la que se entrega o se extrae energía a o de un elemento de circuito. Cambio de energía potencial Potencia (W=J/s)

E RESISTENCIA PURA Si el elemento del circuito es un resistor: En este caso Va > Vb, la ecuación representa la rapidez de transferencia de energía potencial eléctrica hacia adentro del elemento. Esta energía se transfiere a los átomos del resistor, el resistor se calienta. Se dice que se DISIPA energía en el resistor. POTENCIA DE SALIDA DE UNA FUENTE Va > Vb la corriente sale de la fuente por el borne de mayor potencial a E b r Potencia eléctrica neta útil de la fuente I Energía disipada en la resistencia interna Rapidez de conversión de energía no eléctrica en energía eléctrica en la fuente R

E2 > E1 E1 E2 POTENCIA DE ENTRADA DE UNA FUENTE La fuente E2 empuja corriente en dirección contraria a través de la fuente superior. Para la fuente superior entonces: a r I E2 R En la fuente E1 hay conversión de energía eléctrica en energía no eléctrica. P representa la potencia de alimentación a la fuente superior (batería recargable, cargador..).

25.36 El circuito que se muestra contiene dos baterías, cada una con una fem y una resistencia interna, y dos resistores. Halle a) la corriente en el circuito (magnitud y dirección); b) la tensión de bornes Vab de la batería de 16 V; c) la diferencia de potencial Vac del punto a con respecto al punto c. 16 V 1.6 W I a) a r1 b R1 R2 5 W 9 W 8 V 1.4 W c r2 b) c)

25.37 Halle a) la corriente en el circuito (magnitud y dirección); b) la tensión de bornes Vab de la batería de 16 V; c) la diferencia de potencial Vac del punto a con respecto al punto c. 16 V 1.6 W a) I 5 W 9 W 8 V 1.4 W b) c)

25.42 Un resistor con una diferencia de potencial de 15 V entre sus extremos emite energía térmica a razón de 327 W. a) ¿Cuál es su resistencia? b) ¿Cuál es la corriente en el resistor? a) b)

25.44 El receptor de un sistema de posicionamiento global (GPS) que funciona con baterías a 9 V, toma una corriente de 0.13 A. ¿Cuánta energía eléctrica consume en 1.5 h? 1.5 h = 5400 s

25.46 a) ¿Cuál es la rapidez total de disipación de energía eléctrica en los resistores de 5 W y 9 W? b) ¿Cuál es la potencia de salida de la batería de 16 V? c) ¿Con qué rapidez se está convirtiendo energía eléctrica en otras formas en la batería de 8 V? d) Demuestre que la potencia de salida de la batería de 16 V es igual a la rapidez global de disipación de energía eléctrica en el resto del circuito. 16 V a) 1.6 W 9 W 5 W 8 V 1.4 W b) c) d)

25.51 Un calentador eléctrico de 540 W ha sido proyectado para funcionar con tomas de corriente de 120 V. a) ¿Cuál es su resistencia? b) ¿Cuánta corriente toma? c) Si el voltaje de línea cae a 110 V, ¿qué potencia toma el calentador? a) b) c)

25.75 En el circuito en figura halle a) lo corriente a través del resistor de 8 W; b) la rapidez total de disipación de energía eléctrica en el resistor y en la resistencia interna de las baterías. c) En una de las baterías se convierte energía química en energía eléctrica. ¿En cuál de ellas está ocurriendo esto y con qué rapidez? d) En una de las baterías se convierte energía eléctrica en energía química. ¿En cuál de ellas está ocurriendo esto y con qué rapidez? e) Demuestre que la rapidez global de producción de energía eléctrica es igual a la rapidez global de consumo de energía eléctrica en el circuito. r1=1 W 12 V R=8 W r2=1 W 8 V

CAMPO MAGNÉTICO Y FUERZAS MAGNÉTICAS

MAGNETISMO Los aspectos más conocidos del magnetismo son los que asociamos con los imanes permanentes, los cuales atraen objetos de hierro no magnetizados y también repelen o atraen otros imanes. Otro ejemplo es lo de una aguja de brújula que se alinea con el magnetismo de la Tierra. Pero la naturaleza fundamental del magnetismo es la interacción de cargas eléctricas en movimiento. Las fuerzas magnéticas actúan sólo sobre cargas en movimiento. Una corriente eléctrica o una carga en movimiento originan un campo magnético. Una segunda corriente eléctrica o carga en movimiento experimenta la fuerza de este campo magnetico.

Los fenómenos magnéticos se observaron hace 2500 años en fragmentos de mineral de hierro magnetizado cerca de la antigua ciudad de Magnesia (hoy en Turquía). Estos fragmentos eran ejemplos de lo que ahora conocemos como IMANES PERMANENTES. Los imanes permanentes ejercen fuerzas entre sí y también sobre fragmentos de hierro no magnetizado. Antes que se conociera la relación entre las interacciones magnéticas y las cargas en movimiento, la interacción entre imanes permanentes se describían en términos de polos magnéticos (polo norte y polo sur). Los polos opuestos se atraen mutuamente, los polos similares se repelen entre sí. Un objeto de hierro no magnetizado es atraído por cualesquiera de los polos. S N S N S N S N S N S N Por analogía con las fuerzas eléctricas describimos estas interacciones afirmando que un imán origina un CAMPO MAGNÉTICO y que un segundo cuerpo responde a ese campo. Se atraen Se repelen

EL CAMPO MAGNÉTICO DE LA TIERRA La Tierra es un imán. Su polo norte geográfico está próximo a un polo sur magnético (por eso el polo norte de la aguja de una brújula apunta hacia el norte). Ele eje magnético de la Tierra no es del todo paralelo a su eje geográfico (declinación magnética).

El concepto de polos magnéticos puede parecer similar al de carga eléctrica, y los polos norte y sur parecerían ser análogos a la carga positiva y negativa. Pero NO hay indicios experimentales de que exista un polo magnético individual aislado, los polos siempre aparecen en pares. El “MONOPOLO” MAGNÉTICO parece no existir. N S N S N S El primer indicio de la relación entre el magnetismo y las cargas en movimiento fue descubierto en 1819 por H. C. Oersted, quien encontró que un alambre conductor de corriente desviaba la aguja de una brújula. Algunos años más tardes Ampère, Faraday y Henry hicieron investigaciones parecidas.