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• Nelson Lopez Cuestas

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través de un resistor se incrementa de 5 a 10 V y la corriente aumenta de 1 mA a 2 mA, la potencia (a) se incrementa (b) disminuye (c) no cambia 5. Si la resistencia de una carga conectada a una batería se incrementa, la cantidad de tiempo que la batería puede suministrar corriente (a) aumenta (b) disminuye (c) no cambia 6. Si la cantidad de tiempo que una batería suministra corriente a una carga disminuye, su capacidad de amperes-hora. (a) se incrementa (b) disminuye (c) no cambia 7. Si la corriente que una batería suministra a una carga se incrementa, la duración de la batería (a) aumenta (b) disminuye (c) no cambia 8. Si no hay una carga conectada a una batería, su capacidad de amperes-hora (a) se incrementa (b) disminuye (c) no cambia Consulte la figura 4-11 9. Si el voltaje de salida de la fuente de potencia se incrementa, la potencia suministrada a la carga constante (a) aumenta (b) disminuye (c) no cambia 10. Con un voltaje constante de salida, si la corriente suministrada a la carga disminuye, la potencia suministrada a la carga (a) se incrementa (b) disminuye (c) no cambia 11. Con un voltaje constante de salida, si la resistencia de la carga se incrementa, la potencia en la carga (a) se incrementa (b) disminuye (c) no cambia 12. Si la carga se retira del circuito y deja una apertura, idealmente el voltaje de salida de la fuente de potencia (a) se incrementa (b) disminuye (c) no cambia 22 Æ 220 Æ PROBLEMAS ◆ 113 Un asterisco (*) indica los problemas más difíciles.

PROBLEMAS Las respuestas a problemas de número impar se encuentran al final del libro. SECCIÓN 4–1 Energía y potencia

1. Demuestre que la unidad de potencia (el watt) equivale a un volt por un ampere. 2. Demuestre que hay 3.6 _ 106 joules en un kilowatt-hora. 3. ¿Cuál es la potencia cuando se consume energía a razón de 350 J/s? 4. Cuántos watts se utilizan cuando se consumen 7500 J de energía en 5 h? 5. ¿A cuántos watts equivalen 1000 J en 50 ms? 6. Convierta las siguientes cantidades en kilowatts: (a) 1000 W (b) 3750 W (c) 160 W (d) 50,000 W 7. Convierta las siguientes cantidades en megawatts: (a) 1,000,000 W (b) (c) (d) 8700 kW 8. Convierta las siguientes cantidades en miliwatts: (a) 1 W (b) 0.4 W (c) 0.002 W (d) 0.0125 W 9. Convierta las siguientes cantidades en microwatts: (a) 2 W (b) 0.0005 W (c) 0.25 mW (d) 0.00667 mW 10. Convierta las siguientes cantidades en watts: (a) 1.5 kW (b) 0.5 MW (c) 350 mW (d) 9000 11. Un dispositivo electrónico en particular utiliza 100 mW de potencia. Si funciona durante 24 h, ¿cuántos joules de energía consume? *12. Si se permite que un foco de 300 W permanezca encendido continuamente durante 30 días, ¿cuántos kilowatts-hora de energía consume? *13. Al final de un periodo de 31 días, su recibo de electricidad muestra que utilizó 1500 kWh. ¿Cuál fue su consumo de potencia diario promedio? 14. Convierta 5 _ 106 watts-minutos en kWh. 15. Convierta 6700 watts-segundos en kWh. 16. ¿Durante cuántos segundos debe haber 5 A de corriente a través de un resistor de 47 Æ para consumir 25 J?

SECCIÓN 4–2 Potencia en un circuito eléctrico 17. Si una fuente de 75 V está suministrando 2 A a una carga, ¿cuál es el valor de resistencia de la carga? 18. Si un resistor tiene 5.5 V entre sus extremos y 3 mA a través de él, ¿cuál es la potencia? 19. Un calentador eléctrico funciona con 120 V y absorbe 3 A de corriente. ¿Cuánta potencia utiliza? 20. ¿Cuál es la potencia cuando 500 mA de corriente recorren un resistor de 4.7 kÆ? 21. Calcule la potencia disipada por un resistor de 10 kÆ que transporta 100 mA. 22. Si entre los extremos de un resistor de 680 Æ existen 60 V, ¿cuál es la potencia? 23. Se conecta un resistor de 56 Æ entre las terminales de una batería de 1.5 V. ¿Cuál es la disipación de

potencia en el resistor? 24. Si un resistor tiene que transportar 2 Ade corriente y manejar 100 Wde potencia, ¿de cuántos ohms debe ser? Suponga que el voltaje puede ser ajustado a cualquier valor requerido. 25. Una fuente de 12 V se conecta entre los extremos de un resistor de 10 Æ. (a) ¿Cuánta energía se utiliza en dos minutos? (b) Si después de un minuto se desconecta el resistor, ¿es la potencia durante este primer minuto mayor, menor o igual a la potencia que hay durante un intervalo de dos minutos?

SECCIÓN 4–3 Clasificaciones de potencia en resistores 26. Un resistor de 6.8 kÆ se quemó en un circuito. Usted debe reemplazarlo por otro con el mismo valor de resistencia. Si el resistor transporta 10 mA, ¿cuál deberá ser su clasificación de potencia? Suponga que dispone de resistores en todas las clasificaciones de potencia estándar. mW 3 * 106 W 15 * 107 W 114 ◆ ENERGÍA Y POTENCIA 27. Cierto tipo de resistor viene en las siguientes clasificaciones: 3 W, 5 W, 8 W, 12 W, 20 W. Una aplicación en particular requiere de un resistor que pueda manejar aproximadamente 8 W. ¿Qué clasificación utilizaría usted para tener un margen de seguridad mínimo del 20% sobre el valor nominal? ¿Por qué?

SECCIÓN 4–4 Conversión de energía y caída de voltaje en una resistencia 28. En cada circuito de la figura 4-13, asigne la polaridad apropiada de la caída de voltaje entre los extremos del resistor. _ FIGURA

4–13

VR (a) R (b) R (c) V

SECCIÓN 4–5 Fuentes de potencia 29. Una carga de 50 Æ utiliza 1 Wde potencia. ¿Cuál es el voltaje de salida de la fuente de potencia? 30. Suponga que una batería D alcalina puede mantener un voltaje promedio de 1.25 V durante 90 horas en una carga de 10 Æ antes de volverse inutilizable. ¿Qué promedio de potencia se suministra a la carga durante la vida de la batería? 31. ¿Cuál es la energía total en joules que suministra la batería del problema 30 durante 90 horas? 32. Una batería puede proporcionar un promedio de 1.5 Ade corriente durante 24 h. ¿Cuál es su capacidad en amperes-hora? 33. ¿Cuánta corriente promedio puede ser absorbida de una batería de 80 Ah durante 10 h? 34. Si la capacidad de una batería es de 650 mAh, ¿cuánta corriente promedio suministrará durante 48 h? 35. Si la potencia de entrada es de 500 mW y la de salida de 400 mW, ¿cuánta potencia se pierde? ¿Cuál es la eficiencia de esta fuente de potencia? 36. Para operar al 85% de eficiencia, ¿cuánta potencia de salida debe producir una fuente si la potencia de entrada es de 5 W? *37. Cierta fuente de potencia suministra 2 Wde forma continua a una carga. Está operando al 60% de eficiencia. En un periodo de 24 h, ¿cuántos kilowatts-hora utiliza la fuente de potencia?

Localización de fallas y análisis con archivos Multisim Estos problemas requieren del CD-ROM Multisim. 38. Abra el archivo P04-38 y determine la corriente, el voltaje y la resistencia. Con los valores medidos, calcule la potencia. 39. Abra el archivo P04-39 y determine la corriente, el voltaje y la resistencia. Calcule la potencia con estos valores. 40. Abra el archivo P04-40. Mida la corriente en la lámpara, y determine si el valor concuerda con el que encontró mediante su clasificación de potencia y voltaje.

RESPUESTAS

REPASOS DE SECCIÓN SECCIÓN 4–1 Energía y potencia 1. Potencia es la razón de cambio a