Ejercicios: Conducción electrónica e iónica y ley de Ohm

Un calentador eléctrico de una cocina tiene una resistencia de $44\,\Omega$ y se conecta a una diferencia de potencial de $220\,\text{V}$. Calculá la intensidad de corriente que circula por él e indicá en qué unidad se expresa el resultado.

Explicá con tus palabras la diferencia entre la conducción electrónica que ocurre en un cable de cobre y la conducción iónica que ocurre en una solución de sal común (cloruro de sodio) en agua. Indicá en cada caso qué partículas transportan la carga.

Por una lamparita circula una corriente de $0{,}5\,\text{A}$ cuando está conectada a una fuente de $12\,\text{V}$. Aplicando la ley de Ohm, calculá la resistencia de la lamparita en ohm.

Valentina mide la corriente que circula por una resistencia a distintas tensiones y obtiene estos datos:

1. a) ¿Cumple esta resistencia la ley de Ohm? Justificá a partir de los datos.
2. b) Calculá su valor.
3. c) Estimá la corriente que circularía si se aplicaran $15\,\text{V}$.

Por un conductor circula una corriente de $2\,\text{A}$ durante $3$ minutos.

1. a) Calculá la carga total que atravesó una sección del conductor, en coulomb.
2. b) Sabiendo que la carga elemental es $1{,}6\times10^{-19}\,\text{C}$, calculá cuántos electrones pasaron por esa sección.

La resistencia de un alambre de cobre a $20\,^\circ\text{C}$ es de $10{,}0\,\Omega$. Se calienta hasta $70\,^\circ\text{C}$. Considerá que la resistencia varía según $R = R_0\,[1 + \alpha\,(T - T_0)]$, con $\alpha = 0{,}004\,^\circ\text{C}^{-1}$.

1. a) Calculá la resistencia del alambre a $70\,^\circ\text{C}$.
2. b) Si se lo conecta a $12\,\text{V}$, calculá cuánto cambia la corriente respecto de la que circulaba a $20\,^\circ\text{C}$.

Un filamento metálico de una lámpara tiene una resistencia de $20\,\Omega$ a $20\,^\circ\text{C}$ y de $240\,\Omega$ cuando está encendida, conectado a $220\,\text{V}$.

1. a) Calculá la corriente inicial en el instante de encendido (filamento frío) y la corriente en régimen (filamento caliente).
2. b) Explicá por qué estas dos corrientes son tan distintas y qué le ocurre a la conducción en el metal al aumentar la temperatura.
3. c) Con $\alpha = 0{,}0045\,^\circ\text{C}^{-1}$ y la expresión lineal de la resistencia, estimá la temperatura del filamento encendido y comentá si el resultado es razonable.

Santino prepara dos recipientes con agua: uno con agua destilada y otro con agua en la que disolvió sal. Conecta a cada uno una pila de $9\,\text{V}$, un amperímetro y dos electrodos de grafito iguales, separados la misma distancia. En el agua destilada casi no mide corriente; en la salada mide $0{,}15\,\text{A}$.

1. a) Explicá el resultado a partir del tipo de portadores de carga presentes.
2. b) Calculá la resistencia aproximada de la solución salada.
3. c) Si Santino agrega más sal, predecí qué pasa con la resistencia y con la corriente, y justificá.
4. d) Explicá por qué la corriente en los cables que unen la pila con los electrodos es electrónica, aunque en la solución sea iónica.