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• Jefrey Arevalo

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Electricidad y magnetismo Ejercicios basados en algunos que se encuentran en el libro “Física Universitaria con física moderna” de F. W. Sears, M. W. Zemansky, H. D. Young y R. A. Freedman, vol. 2, 13ª. Ed. Tarea # 5 1. Las líneas de transmisión de potencia eléctrica de larga distancia siempre operan con un voltaje muy elevado, en ocasiones de hasta 750 kV. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de esos voltajes altos? 2. Un alambre de 6,50 m de largo y 2,05 mm de diámetro tiene una resistencia de 0,0290 Ω. ¿De qué material es probable que esté hecho el alambre? 3. Se conecta una bombilla de 25,0 Ω a las terminales de una batería de 24,0 V que tiene una resistencia interna de 3,50 Ω. a) ¿Cuál es la corriente eléctrica que entrega la batería? b) ¿Cuánta potencia entrega la batería? c) ¿Cuánta potencia consume la bombilla? d) ¿Qué porcentaje de la potencia de la batería se disipa a través de la resistencia interna y, por lo tanto, no está disponible para la bombilla? 4. En Europa el voltaje estándar doméstico es de 220 V y no de 120 V, como en Estados Unidos. Por consiguiente, se entiende que una bombilla europea de “100 W” se usaría con una diferencia de potencial de 220 V. a) Si se lleva una bombilla europea de “100 W” a una vivienda estadounidense, ¿cuál debería ser su especificación de potencia en Estados Unidos? b) ¿Cuánta corriente consumiría la bombilla europea de 100 W al usarse normalmente en Estados Unidos? 5. De acuerdo con el Código Eléctrico Nacional de Estados Unidos, no está permitido que el alambre de cobre que se utiliza en las instalaciones interiores de viviendas, hoteles, oficinas y plantas industriales conduzca más de cierta cantidad máxima de corriente especificada. La siguiente tabla indica la corriente máxima para varios calibres comunes de alambre con aislante de lino blanco o algodón barnizado. El “calibre del alambre” es una especificación utilizada para describir el diámetro de los alambres. Observe que cuanto mayor sea el diámetro, menor será el calibre. Calibre del alambre Diámetro (cm) Corriente máxima (A) 14 0,163 18 12 0,205 25 10 0,259 30 8 0,326 40 6 0,412 60 5 0,462 65 4 0,519 85 a) ¿Qué consideraciones determinan la capacidad máxima de conducción de corriente en una instalación doméstica? b) A través del cableado de una vivienda tiene que suministrarse un total de 4200 W de potencia a los aparatos eléctricos domésticos. Si la diferencia de potencial a través del conjunto de aparatos es de 120 V, determine el calibre del alambre más delgado permisible que puede utilizarse. c) Suponga que el alambre usado en esta casa es del calibre que se calculó en el inciso b) y tiene longitud total de 42,0 m. ¿A qué razón se disipa la energía en el cableado? d) La vivienda está construida en una comunidad en la que el costo de la energía eléctrica es de $500 por kilovatio-hora. Si la vivienda se equipa con alambre del calibre más grande siguiente que el calculado en el inciso b), ¿cuáles serían los ahorros en el costo de la electricidad durante un año? Suponga que los aparatos se mantienen encendidos un promedio de 12 horas al día.