CONCEPTOS DE ELECTROTECNIA PARA APLICACIONES INDUSTRIALES

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LEY DE OHM Y POTENCIA. RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS





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Problemas adicionales de Ley de Ohm y Potencia

Ver tema relacionado : Transporte de cargas eléctricas en conductores , conceptos básicos .

1) Un circuito consiste de una batería de 6 V, un interruptor y una lámpara. Cuando el interruptor está cerrado, en el circuito fluye una corriente de 2. A. ¿Cuál es la resistencia de la lámpara?

Respuesta 3 Ω

2) Supóngase que la lámpara del problema anterior se sustituye con otra que también requiere 6 V pero que sólo consume 0.04 A. ¿Cuál es la resistencia de la lámpara nueva?

Respuesta 150 Ω

3) En los extremos de un resistor de 200 Ω se mide un voltaje de 20 V. ¿Cuál es la corriente que pasa por el resistor ?

Respuesta 0.10 A o 100 mA

4) Si la resistencia del entrehierro o luz entre los electrodos de una bujía de motor de automóvil es 2500 Ω, ¿qué voltaje es necesario para que circule por ella 0.20 A?

Respuesta 500 V

5) El filamento de un tubo de televisión tiene una resistencia de 90 Ω. ¿Qué voltaje se requiere para producir la corriente de las especificaciones de 0.3 A?

Respuesta 27 V

6) Una línea de 110 V está protegida con un fusible de 15 A. ¿Soportará el fusible una carga de 6 Ω?

Respuesta No

7) Un medidor de CC de buena sensibilidad toma 9 mA de una linea cuando el voltaje es 108 V. ¿Cuál es la resistencia del medidor?

 

Respuesto 12 kΩ

8) El amperímetro en el tablero de un automóvil indica que fluye una corriente de 10.8 A cuando están encendidas las luces. Si la corriente se extrae de un acumulador de 12 V, ¿cuál es la resistencia de los faros?

Respuesta 1.11 Ω

9) Una bobina de relevador telegráfico de 160 Ω opera con un voltaje de 6.4 V. Encuéntrese la corriente que consume el relevador.

Respuesta 0.04 A

10) ¿Qué potencia consume un caulín de soldar si toma 3 A a 110 V?

Respuesta 300 w

11) Una batería de 12 V está conectada a una lámpara que tiene una resistencia de 10Ω . ¿Qué potencia se suministra a la carga?

Respuesta 14.4 W

12) Un horno eléctrico usa 35.5 A a 118 V. Encuéntrese el wattaje consumido por el horno.

Respuesta 4190 W

13 ) Un resistor de 12 Ω el circuito de una fuente lleva 0.5 A. ¿Cuántos watts de potencia son disipados por el resistor ¿Cuál debe ser el wattaje del resistor para que pueda disipar en forma de calor esta potencia sin riesgo alguno?

Respuesta 3 W, 6 w

14) Un secador eléctrico requiere 360 W y consume 3.25 A. Encuéntrese su voltaje de operación.

Respuesta 111 V

15) Un motor entrega 2 hp y recibe 1.8 kW de potencia. Encuéntrese su eficiencia .

Respuesta 83.3%

16) Un generador recibe 7 hp y entrega  20 A a 220 V. Encuéntrese la potencia que entrega el generador y su eficiencia.

Respuesta 4400 W, 83.8%

17) Un motor de 4 hp de un torno funciona durante 8 h/día. Encuéntrese la energía eléctrica en kilowatt-horas que consume en un día.

Respuesta 24 kWh

18) ¿Cuánta potencia y energía consume de una línea de 110 V una plancha eléctrica de 22 Ω en 3 h?

Respuesta 550 W, 1.65 kWh

19) ¿Cuánto cuesta operar una estufa eléctrica de 5.5 kW durante 3 1/2 h a razón de 3.8 centavos de pesos por kilowatt-hora?

Respuesta 73 centavos de pesos

20) En cierta comunidad la tarifa promedio de la energía eléctrica es de 4.5 centavos de peso por kilowatt-hora.

Encuéntrese cuánto cuesta operar un receptor estéreo de 200 W durante 12 h en esa comunidad. Respuesta 11 centavos de pesos

21) Encuéntrese la potencia disipada por un resistor de 10 k Ω que consume 0.01 A.

Respuesta 1 W

22) Encuéntrese la corriente que pasa por una lámpara de 40 W a 110 W.

Respuesta 0.364 A

 

23) Determinar la potencia que debe desarrollar un ascensor que pesa 500 Kg. si para subir al 5º piso ( a una distancia de 25 m del suelo ) emplea un tiempo de 50 segundos al moverse a una velocidad de 0,5 m/s. Calcular también la energía consumida.

Solución :

El trabajo que necesita un móvil para desplazarse a una cierta distancia es el producto de la fuerza aplicada, multiplicada por la distancia recorrida :

Para determinar la potencia también nos podíamos haber valido de la siguiente expresión, que nos indica que la potencia desarrollada por un móvil es el producto de la fuerza aplicada por la velocidad del mismo:

P = F.V = 4,905 . 0,5 = 2.452,5 W

¿Cómo será la potencia a desarrollar por el ascensor si queremos que suba al quinto piso en tan solo 20 segundos ?

La fuerza que mueve un móvil es similar a la tensión que impulsa a moverse a los electrones por un circuito eléctrico. Por otro lado, la velocidad con que se mueve un móvil se puede comparar con la cantidad de electrones que fluyen en un circuito eléctrico en la unidad de tiempo, es decir de la intensidad de la corriente eléctrica. Según ésto, la expresión de la potencia eléctrica podría quedar así .

P = V.I

La potencia eléctrica es el producto de la tensión por la intensidad de corriente.

24) En una habitación existe una base de enchufe de 16 amperios. Se quiere determinar la potencia máxima del aparato eléctrico que se puede conectar al enchufe, teniendo en cuenta que la tensión es de 230 voltios.

Solución : Que la base del enchufe sea de 16 amperios, quiere decir que ésta es la máxima intensidad que puede circular sin que se caliente excesivamente . Luego la potencia máxima que podrá suministrar será:

P = VI = 230 . 16 = 3.680 W

25) Calcular la potencia que consume un horno eléctrico si se conecta a una tensión de 230 V y su resistencia es de 50 Ω.

Solución : Primero calculamos la intensidad, aplicanco la ley de Ohm:

26) La potencia de una cocina eléctrica es de 3,5 KW. Se quiere saber si será suficiente con una base de enchufe de 25 A para conectarla a una red de 230 V.

Solución :

Como la base del enchufe soporta hasta 25 A, está claro que es suficiente para conectar la cocina.

27) La placa de características de una plancha eléctrica indica que su potencia es de 500 W y su corriente nominal de 4 A. Calcular el valor de la resistencia de caldeo.

Solución: primero calculamos el valor de la tensión,

Para calcular la resistencia nos valemos de la ley de Ohm:

Este problema también se podía haber resuelto, determinando primero la fórmula que relacione P,I y R;

Despejando R de la fórmula obtenida y se comprueba el resultado.

28) Se dispone de una resistencia calefactora para un horno eléctrico de la que sólo se conoce su potencia de trabajo: 700 W y el valor óhmico de la misma: 69 Ω ¿ A qué tensión se podrá conectar el horno para que funcione correctamente ?.

Solución : El problema entraña un poco más de complejidad. Para resolvarlo, y ahbrá que encontrar primero una fórmula que relacione la potencia, tensión y resistencia, o sea P,V y R.

29) Cuál será la pérdida de potencia que se producirá en los conductores de una línea eléctrica de cobre de 4 mm2 de sección y de 100 metros de longitud, que alimenta un motor eléctrico de 1 KW a 230 V ?.

Solución: La potencia que se pierde en los conductores se puede calcular mediante la expresión Pp= RL . I2, siendo RL la resistencia de los conductores de la línea e I la intensidad que circula por ellos .

 

 

Se ha tomado 200 m de longitud de conductor, teniendo en cuenta que son 100 m de ida y 100 m de vuelta. La potencia que se pierde en el conductor se transforma en calor, que eleva su temperatura y puede llegar a perjudicarlo quemándolo.

30) ¿Cuál será el aumento de temperatura que experimenta una lámpara incadescente de 60 W/220 V con filamento de wolframio, si al medir su temperatura en frío obtuvimos un resultado de 350 ohmios ?

Solución : Primero calculamos la resistencia aproximada en caliente con la ayuda de las características de la lámpara:

31) Calcular la energía, en KWh y julios, consumidos por un calefactor de 500 W en 8 horas de funcionamiento.

Solución :

32) Se quiere determinar el gasto bimensual de un calefactor de 500 W, que funciona, por término medio, 4 horas al día. Precio de KWh : $16

Solución :

33) ¿Cuánto tiempo podremos tener conectado un televisor de 150 W se deseamos gastar $100 en concepto de energía eléctrica, siendo el precio del KWh de $17?.

Solución :

 

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