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Física 2 – Profesorado de Física del IFD de 33 - Profesor Álvaro Suárez
2015
Repartido N°5 “Corriente y resistencia”
1. La densidad de corriente en un conductor cilíndrico de radio R varía con la posición y con el tiempo según la
expresión J (r , t )  r J 0 / R , siendo J 0 una función del tiempo.
a) Encuentre una expresión para la intensidad de corriente en el conductor en función de J 0 y r.
b) Si J 0  at  b , encuentre una expresión para la cantidad de carga que atraviesa una sección del conductor en
función del tiempo.
2. Considere una estufa de cuarzo típica de una casa.
a) ¿Por qué la velocidad de deriva de los electrones depende del tiempo?
b) Estime la velocidad de deriva máxima de los electrones en los cables de alimentación de la misma.
c) Para un instante de tiempo dado, ¿es la densidad de corriente igual a lo largo de todo el circuito eléctrico de
la estufa?
3. En un resistor real se acumulan cargas en sus bornes. Dichas cargas son las que
producen el campo eléctrico, y por tanto la diferencia de potencial, a través del
resistor. Suponga que cierto resistor consiste en un disco de carbón 2,0mm de 2,0mm
diámetro y 0,50mm de ancho. Cada cara está unida a un alambre de igual diámetro
0,50mm
de resistividad despreciable.
a) ¿Cuál es la resistencia del resistor? La resistividad de carbón es de
3,0 105  m .
b) Supongamos que una corriente de 3,0A pasa por el conjunto, ¿cuál es la diferencia de potencial entre los
bornes del resistor? Como la resistividad de los alambres es despreciable, el campo eléctrico también es muy
pequeño en estos y el potencial prácticamente constante. Por lo tanto el potencial es constante sobre cada
borne.
c) Estime el valor del campo eléctrico en el resistor y la carga eléctrica neta en las caras del resistor.
d) ¿Cuántos electrones son necesarios para obtener la carga neta hallada? ¿Le sorprende el resultado
obtenido?
4. Una persona cuya resistencia corporal medida entre sus manos es de 10k toma por accidente las terminales de
una fuente de voltaje de 14kV .
a) Si la resistencia interna de la fuente es 2,0k , halle la intensidad de corriente a través del cuerpo de la
persona.
b) ¿Cuál es la potencia disipada en su cuerpo?
c) Si la fuente de voltaje debe hacerse segura incrementando su resistencia interna, ¿de cuánto debe ser la
resistencia interna para que la máxima corriente en la situación anterior sea de 1,00mA o menos?
5. Considere el circuito de la figura.
a) Encuentre una expresión para las medidas del amperímetro y el
voltímetro cuando el interruptor S está abierto y cuando está cerrado.
b) Suponga ahora que donde estaba conectado el voltímetro se coloca un
amperímetro y donde estaba el amperímetro se conecta un voltímetro.
Encuentre la nueva expresión para las medidas del amperímetro y el
voltímetro cuando el interruptor S está abierto y cuando está cerrado.
Física 2 – Profesorado de Física del IFD de 33 - Profesor Álvaro Suárez
2015
6. Un diodo es un elemento de un circuito no lineal. En cierto diodo la relación entre la

V

intensidad de corriente y el voltaje en el mismo está dada por I  I 0  e 0,025  1 , donde I0


es una constante característica del dispositivo que en este caso vale aproximadamente
2,0 109 A . El diodo está conectado en serie con un resistor y una batería de resistencia
interna despreciable, tal como indica la figura.
a) Obtenga una ecuación para V. Observe que no es posible despejar V algebraicamente, por lo que debe
determinarse con métodos numéricos.
b) Utilizando una planilla de cálculo estime el voltaje y la intensidad de corriente en el diodo.
c) Grafique I en función de V para el diodo, para valores positivos y negativos de V.
d) Muestre que el diodo se comporta como un resistor con resistencia infinita si el voltaje a través del mismo es
menor a 0,6V y que se comporta como un resistor con resistencia despreciable si el voltaje es mayor a
0,6V .
e) Estime nuevamente el valor de la intensidad de corriente en el diodo pero a partir de la ley de Ohm.
7. Dos piezas prismáticas de lado L y ancho h, con resistividades 1 y
 2 , se conectan de las formas indicadas en la figura a una fuente cuya
diferencia de potencial es V.
a) Determine la resistencia eléctrica de cada pieza, así como la
equivalente en cada arreglo.
b) ¿Es correcto afirmar que la resistencia eléctrica es una
característica de cada elemento?
c) Determine el módulo del campo eléctrico en el interior de cada pieza en ambas configuraciones.
d) Explique las razones físicas de las características diferentes de los campos eléctricos en cada configuración.
e) ¿Se acumulan cargas en la interfaz entre las dos piezas prismáticas en cada arreglo?
8. Una batería real con resistencia interna que no es despreciable se conecta a través de una
bombilla, como se indica en la figura.
a) Cuando se cierra el interruptor S, ¿qué pasa con la luminosidad del foco? ¿Por qué?
b) Si la batería es ideal sin resistencia interna, ¿qué ocurrirá con la luminosidad de la
bombilla cuando se cierre S? ¿Por qué?
9. En el circuito de la figura, cada resistor representa una bombilla. Sea
R1  R2  R3  R4  4,50 y   9,0V .
a) Calcule la intensidad de corriente en cada bombilla.
b) Encuentre la potencia disipada por cada bombilla. ¿Cuál, o cuáles, de éstas es
la más brillante?
c) Ahora se retira la bombilla R4 del circuito y deja un hueco en el alambre en la posición en que estaba. Ahora,
¿cuál es la intensidad de corriente en cada una de las bombillas restantes R1, R2 y R3?
d) Sin la bombilla R4, ¿cuál es la potencia disipada en cada una de las bombillas restantes?
e) Como resultado de la remoción de R4, ¿cuál(es) bombilla(s) brilla(n) más? ¿Cuál(es) brilla(n) menos? Analice
por qué hay diferentes efectos en las distintas bombillas.
10. a) Si una lámpara incandescente que tiene el rótulo de 75W se conecta a una fuente de 12V , ¿seguirá teniendo
una potencia de 75W ? Explique qué significa el rótulo 75W en una lámpara doméstica.
b) Dos lámparas eléctricas, de resistencias R1 y R2 con R2 < R1, se conectan en serie y en paralelo, en ambos casos a
la misma fuente. Para cada conexión, ¿Cuál de las dos se ve más brillante?
c) Si se desea que una estufa disipe más calor, ¿se debe acortar o alargar el rulo (resistencia)?
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11. Considere el circuito de la figura. Las fuentes tienen resistencia interna
despreciable.
a) ¿Cuánto vale la fem de la fuente de la rama central para que la
intensidad de corriente en el resistor de 7,00 sea 1,80A ?
b) En una de las baterías, la energía química se convierte en energía
eléctrica, ¿en cuál pasa esto y con qué rapidez? ¿Con qué rapidez se transforma energía eléctrica en química
en la otra batería?
c) Demuestre que en el circuito la tasa total de producción de energía eléctrica es igual a la tasa total de
consumo de energía eléctrica
12. Considere el circuito de la figura. Las fuentes tienen resistencia interna
despreciable. Determine la intensidad de corriente en cada uno de los resistores.