Corriente y resistencia resistencia Imagine cargas positivas y negativas en movimiento horizontal a través de las cuatro regiones que se muestran en la fgura 27.4. Clasifque de menor a mayor la corriente en las cuatro regiones.
d), b) c), a). La corriente en el inciso d) es equivalente a dos cargas positivas moviéndose hacia la izquierda. Los incisos ) y c) representan cada uno cuatro cargas positivas que se mueven en la misma direcci!n" ya que las cargas negativas que se mueven hacia la izquierda son equivalentes a las cargas positivas que se mueven hacia la derecha. La corriente del inciso a) es equivalente a cinco cargas positivas moviéndose hacia la derecha.
#n alamre cil$ndrico tiene un radio r y una longitud L. Si tanto alambre r como L se duplican, la resistencia en el alambre ) La duplicaci!n del radio hace que el %rea A sea cuatro veces mayor" indica que la resistencia disminuye.
&n la fgura 27.7" con'orme aumenta el volta(e aplicado" la resistencia del diodo a) aumenta" b) disminuye o c) no se modifca ) la resistencia es la relaci!n del volta(e a través de un dispositivo respecto a la corriente en el dispositivo. una l$nea diu(ada desde el origen hasta el punto en la curva tendr% una pendiente igual a I*+ V V " que es el inverso de la resistencia. Conforme AV aumenta, la pendiente de la línea también aumenta, de modo que la resistencia disminuye.
¿Cuándo lleva más corriente una lámpara a) !usto inmediatamente después de "aberla sido encendido y la brillante# del $lamento metálico está en incremento o ) una vez que esté encendida durante unos cuantos milisegundos y la rillantez se haya estailizado, a) Cuando el flamento est% a la temperatura amiente" su resistencia es a(a" y por lo tanto la corriente es relativamente grande. Con'orme el flamento se cali enta" su resistencia se incrementa y la corriente se reduce. Las l%mparas vie(as a menudo 'allan (usto en el momento en que se encienden deido a que este gran -pico inicial de corriente produce un incremento r%pido en l a temperatura y por tanto un es'uerzo mec%nico sore el flamento que lo hace 'allar.
/e los dos 'ocos que se muestran en la fgura 27.02" clasifque los valores de corriente de los puntos a a f " de mayor a menor.
Circuito de corriente directa %ara ma&imi#ar el porcenta!e de ener'ía que una batería entre'a a un aparato, ¿c(mo debería ser la resistencia interna de la misma a) *an ba!a como sea posible" a) La potencia se entrega a la resistencia interna de una ater$a" as$ que" si se reduce la resistencia interna" esta potencia perdida disminuir% incrementando el porcenta(e de potencia entregado al aparato.
Cuando se cierra el interruptor del circuito de la fgura 21.4a p%gina
713)" no hay corriente en R2" porque la corriente encuentra una trayectoria alterna de resistencia cero a través del interruptor. &iste corriente en R0" la cual se mide con un amper$metro dispositivo para la medici!n de corriente) en la parte a(a del circuito. 5i se are el interruptor fgura 21.4)" eiste corriente en R2. 6ué sucede con la lectura del amper$metro cuando se are el interruptor, a) La lectura sue8 b) la lectura ba!a8 c) la lectura no camia.
b) Cuando se abre el interruptor, los resistores R+ y R están en serie, así que la resistencia total del circuito es mayor que cuando el interruptor estaba cerrado. Como resultado, la corriente disminuye.
Con el interruptor aierto del circuito de la fgura 21.1a" no hay corriente en R2. 9o ostante" hay corriente en R0" y se mide con el amper$metro que est% del lado derecho del circuito. 5i se cierra el interruptor fgura 21.7)" eiste corriente en R2. 6ué ocurre con la lectura del amper$metro cuando el interruptor se cierra, a) La lectura asciende, ) la lectura desciende" o c) la lectura no camia.
a) Cuando se cierra el interruptor, los resistores R+ y R están en paralelo, así que la resistencia total del circuito es menor que cuando el interruptor estaba abierto. Como resultado, la corriente aumenta.
Considere las siguientes opciones a) aumenta" ) disminuye" c) permanece igual. : partir de estas opciones" eli(a la me(or respuesta para las siguientes situaciones. i) &n la fgura 21.;" se agrega un tercer resistor en serie con los primeros dos. 6ué ocurre con la corriente en la ater$a, ii) 6ué ocurre con el volta(e entre las terminales de la ater$a, iii) &n la fgura 21.<" se agrega un tercer resistor en paralelo con los dos primeros. 6ué ocurre con la corriente en la ater$a, iv) 6ué ocurre con el volta(e entre las terminales de la ater$a, i)") A're'ar otro resistor en serie aumenta la resistencia total del circuito y por tanto reduce la corriente en el circuito. ii)" a). La diferencia de potencial a través de las terminales de la batería aumenta porque la corriente reducida resulta en una menor disminuci(n de volta!e a través de la resistencia interna. iii) " a). Si se conectara en paralelo un tercer resistor, la resistencia total del circuito disminuiría y la corriente en la batería aumentaría. iv)" ). La diferencia de potencial a través de las terminales disminuiría porque la corriente aumentada resulta en una mayor caída de volta!e a través de la resistencia interna.
Considere el circuito de la fgura 21.01 y suponga que la ater$a no tiene resistencia interna. i) =usto después de cerrar el interruptor" 6cu%l es la corriente en la ater$a, a) 3" )
>*2R" c) 2>*R" d) > /R" e) imposile de determinar. ii) /espués de un tiempo muy largo" 6cu%l es la corriente en la ater$a, & li(a entre las mismas opciones.
i) c)" =usto después de que se ha cerrado el interruptor" no eiste carga en el capacitor. ?ientras el capacitor comienza a cargarse" eiste corriente en amas ramas del circuito" por lo que la mitad derecha del circuito es equivalente a dos resistencias R en paralelo" es decir" una resistencia equivalente de 0+2 @. ii)" d) /espués de mucho tiempo" el capacitor se carga por completo y la corriente en la rama derecha disminuye hasta cero. :hora la c orriente eiste s!lo en una resistencia R a través de la ater$a.
Campos magnéticos
-n electr(n se mueve en el plano del papel de este libro "acia la parte superior de la pá'ina. Además en el plano de la pá'ina e&iste un campo ma'nético que está diri'ido "acia la derec"a. ¿Cuál es la direcci(n de la fuer#a ma'nética sobre el electr(n a) hacia la parte superior" ) hacia la parte in'erior" c) hacia el orde izquierdo" d) hacia el orde derecho" e) encima ale!ándose de la pá'ina" ' ) hacia adentro de la p%gina.
e) La regla de la mano derecha da la direcci!n. :segArese de considerar la carga negativa del electr!n.
#na part$cula con carga se mueve en direcci!n perpendicular a un campo magnético con una trayectoria circular de radio r . i) #na part$cula idéntica entra en el campo" con v5 perpendicular a 5, pero con una rapidez m%s elevada que la primera part$cula. &n comparaci!n con el radio del c$rculo que recorre la primera part$cula" el radio de la trayectoria circular que traza la segunda part$cula es a) menor" ) mayor o c) igual. ii) La magnitud del campo magnético se incrementa. /e las mismas opciones" compare el radio de la nueva trayectoria circular de la primera part$cula con el radio de su trayectoria inicial ) La 'uerza magnética sore la part$cula aumenta en proporci!n con v " pero aumenta la aceleraci!n centr$peta en 'unci!n del cuadrado de v . &l resultado es un radio mayor" como se puede oservar en la ecuaci!n 2B.0;. ii)" a). La 'uerza magnética que se e(erce sore la part$cula se incrementa en proporci!n con B. &l resultado es un radio menor" como podemos oservar en la ecuaci!n 2B.;. #n alamre transporta corriente en el plano del papel en di recci!n a la parte superior de la p%gina.
&l alamre eperimenta una 'uerza magnética hacia el orde derecho de la p%gina. La direcci!n del campo magnético que crea esta 'uerza se localiza a) en el plano de la p%gina y con direcci!n hacia el orde izquierdo" ) en el plano de la p%gina y con direcci!n hacia el orde in'erior" c) "acia arriba y ale!ándose de la pá'ina" d) hacia aa(o y adentro de la p%gina. c) #tilice la regla de la mano derecha para determinar la direcci!n del campo magnético rdene de mayor a menor las magnitudes de los momentos de torsi!n que actAan en las espiras rectangulares a)" ) y c) muestran el orde superior en la fgura 2B.2;. Dodas las espiras son idénticas y conducen la misma corriente. Clasifque de mayor a menor las magnitudes de las 'uerzas netas que actAan sore las espiras rectangulares mostradas en la fgura 2B.2;.
c), b), a). Ea que todas las espiras encierran una misma %rea y ti enen igual corriente" la magnitud de m5 es la misma para todos. &n el caso de c)" m 5 apunta hacia arria y es perpendicular al campo magnético y t + mB" que es el momento de torsi!n m%imo posile. Fara la espira en el caso a)" m 5 apunta en la direcci!n de 5 y el momento de torsi!n es igual a cero. &n el caso )" el momento de torsi!n tiene un valor intermedio entre cero y el m%imo. ii)" a) + ) + c). Ea que el campo magnético es uni'orme" hay una 'uerza neta cero entre las tres espiras.
Guentes de campo magnético
Considere el campo magnético deido a la corriente a lo largo del alamre que se muestra en la fgura ;3.2. rdene de mayor a menor los puntos A" B y C, en 'unci!n de la magnitud del campo magnético deido a la corriente eistente a lo largo del elemento d s5 que se muestra. B, C, A. &l punto B es el m%s cercano al elemento de corriente. &l punto C es el m%s ale(ado y el
campo queda reducido aAn m%s por el 'actor sen u en el producto cruz d s5 + rH. &l campo en A es igual a cero porque u + 3.
#n resorte rela(ado en espiral sin corriente se cuelga del techo. Cuando se cierra un interruptor para que e&ista una corriente en el resorte " 6las espiras se a) acercan" ) separan o c) no se mueven en asoluto, a) Las oinas actAan como alamres que llevan corrientes paralelas en la misma direcci!n y" por consecuencia" se atraen.
b, d, a, c. La ecuaci!n ;3.0; indica que el valor de la integral de l$nea depende s!lo de la corriente neta que pasa a través de cada trayectoria cerrada. La trayectoria b encierra 0 :" la trayectoria d encierra ; :" la trayectoria a encierra 4 : y la trayectoria c encierra :.
b" por lo tanto a + c + d . Las trayectorias a" c y d dan todas el mismo valor distinto de cero m 3I, porque
el tamaJo y la 'orma de las trayectorias carecen de importancia. La trayectoria b no encierra corriente" y en consecuencia su integral de l$nea es igual a cero.
Considere un solenoide que" en comparaci!n con su radio" es muy largo. &ntre las siguientes opciones" la manera más efectiva de incrementar el campo ma'nético en el interior del solenoide es a) duplicar su longitud8 manteniendo constante el nAmero de vueltas por unidad de longitud8 ) reducir su radio a la mitad" manteniendo constante el nAmero de vueltas por unidad de longitud8 o c) recubrir el solenoide con otra capa de vueltas de alambre conductor. c). &l campo magnético en un solenoide muy largo es independiente de su longitud o radio. Cuierta de m%s con una capa adicional de alamre incrementa el nAmero de espiras por cada unidad de longitud.
