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- 3 Conceptos clave ángulo de fase 632 capacitancia 623 constante de tiempo 624 corriente efectiva 629 diagrama de fase 632 factor de potencia 635 frecuencia de resonancia 634 frecuencia 628 henry 627 impedancia 633 inductancia 627 inductor 626 reactancia capacitiva 632 reactancia inductiva 631 voltaje efectivo 635 Preguntas de repaso 32.1. La inductancia de un circuito depende de su geometría y de la proximidad de materiales magnéticos. ¿Cuál de las bobinas siguientes tendrá inductancias más altas y por qué? a. con espiras muy próximas o muy espaciadas entre sí b. una bobina corta o una larga c. con sección transversal grande o con sección transversal pequeña d. con núcleo de hierro o con núcleo de aire 32.2. Demuestre que el segundo es la unidad que corresponde a la constante de tiempo L/R y RC en los circuitos inductivos y capacitivos. 32.3. Trace una curva que represente la corriente contra el tiempo en (a) un circuito de alta inductancia y (b) un circuito de baja inductancia. 32.4. Trace una curva de voltaje contra tiempo en (a) un condensador en proceso de carga y (b) un condensador que se descarga. Compare esas curvas con las que aparecen en el texto para la corriente. 32.5. Trace una curva de voltaje en función del tiempo para mostrar cómo cambia el voltaje en un circuito inductivo. Compare esas curvas con las que aparecen en el texto para la corriente. 32.6. Si alguien desea averiguar el voltaje de ruptura de un condensador conectado en un circuito de ca, ¿debe tener en cuenta el voltaje medio, el voltaje máximo o el voltaje efectivo? 32.7. Una bobina de alambre está conectada a las terminales de una batería de cd de 110 V. Un amperímetro conectado en serie con la bobina marca una corriente de 5 A. ¿Qué pasará con la corriente si se inserta en la bobina un núcleo de hierro? Ahora desconecte la fuente de cd, extraiga el núcleo de hierro y vuelva a conectar el sistema a un generador de ca de 110 V. Ajuste el amperímetro para la lectura de amperes ca efectivos. ¿La corriente aumentó, disminuyó o permaneció igual? ¿Qué pasa con la corriente cuando se inserta el núcleo de hierro? ¿Cómo puede explicar sus observaciones? Capítulo 32 Resumen y repaso 637
32.8. Una lámpara incandescente está conectada en serie con un generador de ca de 110 V y un condensador variable. Si la capacitancia aumenta, ¿la lámpara brillará más o menos intensamente? Explique su respuesta. ¿Qué pasaría si el generador fuera sustituido por una batería? 32.9. Al aumentar la capacitancia de un circuito, ¿qué pasa con la frecuencia de resonancia del circuito? 32.10. Cuando la frecuencia se incrementa en un circuito inductivo, ¿qué pasa con la corriente que circula en dicho circuito? 32.11. La reactancia inductiva depende directamente de la frecuencia de la comente alterna, mientras que la reactancia capacitiva varía inversamente respecto a la frecuencia. Ambas se oponen al flujo de la carga en un circuito de ca. Explique por qué es diferente la relación de ambas con la frecuencia. 32.12. Cuando un circuito se sintoniza a su frecuencia de resonancia, ¿cuál es el factor de potencia? 32.13. ¿Cuál es el factor de potencia de un circuito constituido por (a) resistencia pura, (b) inductancia pura, (c) capacitancia pura? Problemas Sección 32.1 El condensador 32.1. Un circuito de cd en serie consta de un condensador de 4 /¿F una resistencia de 5000 Í1 y una batería de 12 V. ¿Cuál es la constante de tiempo de este circuito? Resp. 20 ms 32.2. ¿Cuál es la constante de tiempo de un circuito de cd en serie que contiene un condensador de 6 /jlF y una resistencia de 400 íl conectada a una batería de 20 V? 32.3. En el circuito descrito en el problema 32.1, ¿cuáles son la corriente inicial y la comente final? ¿Cuánto tiempo se necesita para asegurarse de que el condensador quede totalmente cargado? Resp. 2.40 mA, 0, 100 ms 32.4. En el circuito del problema 32.2, ¿cuál es la carga máxima para el condensador y cuánto tiempo se re- . quiere para cargarlo por completo? *32.5. Un condensador de 8 /xF está conectado en serie con una resistencia de 600 ü, y una batería de 24 V. Después de un lapso igual a una constante de tiempo, ¿cuáles son la carga en el condensador y la corriente de un circuito? Resp. 121.37 /j,C, 14.7 mA *32.6. Suponga que el condensador del problema 32.5 ahora está en proceso de descarga. Después de una constante de tiempo, ¿cuáles son la comente del circuito y la carga del condensador? *32.7. Suponga que el condensador de 8 /xF descrito en el problema 32.5 estaba totalmente cargado y se deja descargar después. Calcule el tiempo que demorará la comente del circuito en disminuir hasta 20% de su valor inicial. Resp. 7.73 ms *32.8. Un condensador de 5 ¡XF está conectado en serie con una fuente de fem de 12 V y una resistencia de 4000 íl. ¿Cuánto tiempo se requiere para acumular una carga de 40 /xC en el condensador? Sección 32.2 El inductor 32.9. Un circuito de cd en serie contiene un inductor de 4 mH y una resistencia de 80 O en serie con una batería de 12 V. ¿Cuál es la constante de tiempo de este circuito? ¿Cuáles son su corriente inicial y su comente final? Resp. 50 /as, 0, 150 mA 32.10. Un inductor de 5 mH, una resistencia de 160 í i y una batería de 50 V están conectados en serie. ¿Cuánto tiempo se requiere para que la corriente del inductor alcance 63% de su valor en estado estacionario? ¿Cuál es la comente en ese instante? 32.11. ¿Cuál es el valor de la comente en el problema 32.9 después de transcurrida una constante de tiempo? Resp. 94.8 mA 32.12. Suponga que el inductor del problema 32.10 ha alcanzado su valor de estado estacionario. Si entonces se interrumpe el circuito, ¿cuánto tiempo tendrá que pasar para que podamos decir con seguridad que la comente en el inductor es cero? 32.13. En un solenoide de 25 mH, la comente aumenta de 0 a 2 A en un lapso de 0.1 s. ¿Cuál es la magnitud de la fem autoinducida? R esp .—500 mV 32.14. Un circuito de cd en serie contiene un inductor de 0.05 H y una resistencia de 40 O en serie con una fuente de fem de 90 V. ¿Cuáles son la comente máxima del circuito y la constante de tiempo? *32.15. ¿Cuál es la comente instantánea en el inductor del problema 32.14 después de un tiempo de descenso de 1.0 ms? Resp. 1.01 A *32.16. Un inductor de 6 mH, una resistencia de 50 O y una batería de 38 V están conectados en serie. ¿Cuánto tiempo después de la conexión alcanzará la corriente un valor instantáneo de 600 mA? Sección 32.3 Corrientes alternas 32.17. Cuando se conecta un voltímetro de ca a través de un resistor de 12 fi, la lectura obtenida es de 117 V. ¿Cuáles son los valores máximos de voltaje y comente? Resp. 165 V, 13.8 A 32.18. En un circuito de ca, el voltaje y la comente alcanzan valores máximos de 120 V y 6.00 A. ¿Cuáles son los valores efectivos de ca? 638 Capítulo 32 Resumen y repaso
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Máquinas simples Las máquinas sim
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Los instrumentos para obtener imág
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Problemas Tome como referencia la t
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