Fisica General Burbano

PROBLEMAS 471
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calorímetro. Si impedimos que el motor gire, observamos que en 5 min
la resistencia R desprende 1 440 cal, y si permitimos que el motor gire,
sólo se desprenden 90 cal en el mismo tiempo. Calcular la fuerza contraelectromotriz
del motor.
78. Se montan en paralelo dos series de 6 acumuladores cada serie;
cada uno de los 12 acumuladores tiene una FEM de 2,1 V y una resistencia
interna de 0,1 Ω. Los bornes de la asociación están unidos al
circuito exterior, formando por una resistencia de 6 Ω en serie con un
amperímetro de 1 Ω de resistencia; este amperímetro va provisto de un
shunt de 0,25 Ω. Calcular: 1) La FEM y la resistencia de la batería de
acumuladores. 2) La intensidad total que pasa por el circuito. 3) Valor
de la resistencia única, equivalente a todo el circuito exterior. 4) La intensidad
de la corriente que circula por el amperímetro.
79. Con 20 pilas eléctricas se han formado cuatro series de 5 elementos
cada una, que se unen en paralelo. La fuerza electromotriz de
cada pila es de 1,5 V y su resistencia interior es de 1,2 Ω. Para medir la
intensidad de la corriente se emplea un amperímetro shuntado a 1/10
por medio de un conductor de cobre cuya sección tiene un diámetro de
0,4 mm y posee una resistividad de r = 1,58 × 10 – 6 Ω · cm. La aguja del
amperímetro señala 0,4 A. Hay que calcular: 1) La resistencia interior
del amperímetro. 2) La longitud del conductor de cobre utilizado como
shunt. 3) El generador único equivalente al sistema de pilas.
80. Para medir la resistencia de una lámpara de incandescencia se
la coloca en serie en un circuito que tiene una resistencia total R = 10 Ω.
El circuito está alimentado por una serie de acumuladores. En el circuito
se intercala también un amperímetro (que marca 1,4 A) y en derivación,
conectado a los bornes de la lámpara, un voltímetro marca 110 V.
1) ¿Qué valor se atribuye a la resistencia de la lámpara? 2) ¿Qué potencia
se calcula que consume la lámpara? Al retirar el voltímetro el amperímetro
marca entonces 1,2 A. 3) ¿Cuál es la verdadera resistencia de la
lámpara? 4) ¿Cuál es la resistencia del voltímetro?
81. La escala de un galvanómetro de resistencia interna 150 Ω está
dividida en 100 divisiones, cada una de las cuales equivale a 1 µA.
¿Qué resistencia debe agregársele en derivación para que puedan medirse
con él intensidades máximas de 1 mA?
82. Disponemos de un galvanómetro cuya escala está calculada para
una intensidad máxima de 2 × 10 – 4 A y cuya resistencia vale R G
= 200 Ω.
1) Calcular el shunt que debemos colocar para utilizarlo como amperímetro
que mida hasta 1 A. 2) Calcular la resistencia que debemos añadir
en serie para utilizarlo como voltímetro y poder medir hasta 100 V.
3) Dibujar en ambos casos el esquema correspondiente.
83. La escala de un galvanómetro (G en la figura), de resistencia
interna 20 Ω, está dividida en 100 divisiones, cada una de las cuales
equivale a 1 mA. ¿Qué valor tienen que tener las resistencias R 1
, R 2
, R 3
y R 4
para convertirlo en un amperímetro de alcance múltiple que produzca
la desviación máxima con intensidades de 1 A, 10 A, 50 A y 100 A?
Problema XX-83.
Problema XX-84.
84. Disponemos de un galvanómetro cuya escala está calculada para
una intensidad máxima de 2 × 10 – 4 A y cuya resistencia vale R = 200 Ω.
Calcular los valores de R 1
, R 2
y R 3
de la figura para utilizarlo como voltímetro
de tres alcances cuyos bornes estén marcados con 50 V, 100 V y
150 V.
E) CIRCUITOS RC
85. En un circuito están conectados en serie un condensador de
0,40 µF de capacidad, una resistencia de 2 kΩ y una batería cuya FEM es
de 100 V. Calcular: 1) La constante de tiempo del circuito. 2) La carga
máxima que tiene el condensador. 3) El tiempo necesario para que al
abrir el interruptor del circuito se descargue hasta el 99 % de su máxima
carga.
86. Un procedimiento de medida de resistencias de valores muy
grandes, consiste en medir el tiempo de semidescarga de un condensador
a través de su resistencia de pérdida R P
y luego el tiempo de semidescarga
a través de la resistencia desconocida R. Encontrar la expresión
de R en función de la capacidad del condensador y de los dos tiempos
indicados.
87. Un condensador de 1 µF de capacidad se encuentra conectado
en serie con una resistencia de 10 4 Ω y una FEM. Cerramos el interruptor
del circuito y el condensador se carga a través de la resistencia. Determinar
el tiempo que tarda el condensador en almacenar la tercera parte de
la energía que posee cuando se encuentra en equilibrio.
88. Se cargan dos condensadores de 3 y 6 µF conectados en serie
como se indica en la figura. 1) Calcular la constante de tiempo del circuito.
2) Abrimos el interruptor S transcurrido el tiempo calculado en el
apartado anterior; determinar la energía y el voltaje en el condensador
de 3 µF.
Problema XX-88
F) CORRIENTE CONTNUA EN LÍQUIDOS. ELECTRÓLISIS
89. Calcular el peso equivalente del hierro cuando forma parte de
una sal ferrosa o de una férrica. Masa atómica del hierro: 55,84 g.
90. Para determinar la intensidad de una corriente se emplea el
voltámetro de cobre. Anodo y cátodo son laminillas de cobre puro y el
electrólito una disolución de sulfato cúprico. El cátodo, perfectamente
limpio y seco, se pesa antes y después de la electrólisis, habiéndose obtenido
M 1
= 7,215 g y M 2
= 10,167 g. El tiempo de duración de la
electrólisis es de 1/4 de h. Determinar la intensidad de la corriente.
(Equivalente electroquímico del cobre: 328 × 10 – 6 g/A· s.)
91. Se desea platear una esfera metálica de 1 cm de radio. Para
ello se le hace funcionar como cátodo en una cuba electrolítica, empleando
como electrólito una disolución de nitrato de plata y como ánodo
una lámina de plata pura. Calcular el tiempo necesario para depositar
una capa uniforme de plata de espesor 1 mm, empleando en la electrólisis
una intensidad de corriente de 1 A. (Densidad de la plata: 10,5
g/cm 3 . Equivalente electroquímico de la plata: 1 118 × 10 – 6 g/A · s.)
92. Calcular los volúmenes de hidrógeno y oxígeno que en condiciones
normales de producen en una electrólisis de agua acidulada con
ácido sulfúrico, circulando por un voltámetro de gases una corriente de
2 A durante 1 h.
93. Una corriente de 5 A pasa durante 10 min a través de una disolución
de ácido sulfúrico contenida en un voltámetro de gases. Determinar:
1) Peso de agua descompuesto por la corriente. 2) Peso del
hidrógeno recogido. 3) Volumen ocupado por este hidrógeno, sabiendo
que la temperatura es de 20 °C, la presión exterior 740 mm y la tensión
de vapor de agua dentro de la campana que contiene el hidrógeno es
de 18 mm.
94. Un sistema formado por 10 condensadores de 4 µF de capacidad
cada uno y conectados en paralelo se carga a cierta tensión y se descarga
inmediatamente a través de un voltámetro de gases con agua acidulada.
Repitiendo este proceso 20 veces seguidas se separan 20,8 mm 3
de hidrógeno medido en condiciones normales. 1) Calcúlese el equivalente
electroquímico en volumen del hidrógeno. 2) ¿Cuántos culombios