Ejercicios: Magnitudes eléctricas: voltaje, intensidad y resistencia

El control remoto de la tele funciona con dos pilas que llevan impreso $1,5\ \text{V}$. ¿Qué magnitud eléctrica indica ese número? Explica con tus palabras qué nos dice sobre el «empuje» que da la pila a las cargas del circuito.

¿Qué magnitud eléctrica indica la cantidad de carga que atraviesa un cable en cada segundo? ¿En qué unidad se mide en el Sistema Internacional?

Todos los elementos de un circuito dificultan más o menos el paso de la corriente. ¿Qué magnitud mide esa dificultad? ¿En qué unidad se expresa?

Relaciona cada magnitud eléctrica con su unidad y escribe las tres parejas completas:

1. a) Voltaje.
2. b) Intensidad.
3. c) Resistencia.

Unidades: ohm ($\Omega$), volt ($\text{V}$) y ampere ($\text{A}$).

En la analogía hidráulica, un circuito eléctrico se parece a un circuito de agua con un estanque elevado y cañerías, como se muestra en la figura.

Indica a qué magnitud eléctrica corresponde cada elemento:

1. a) La altura a la que está el estanque.
2. b) El caudal de agua que circula por la cañería.
3. c) La estrechez de la cañería.

En el laboratorio usamos un aparato que puede medir voltaje, intensidad y resistencia según la posición de su rueda.

1. a) ¿Cómo se llama?
2. b) ¿Qué unidad elegirías con la rueda para comprobar la pila de $4,5\ \text{V}$ de un juguete?

Completa la frase con las palabras que faltan: «El voltaje se mide en $\dots$, la intensidad en $\dots$ y la resistencia en $\dots$». Escribe después el símbolo de cada unidad.

Ordena estas pilas de mayor a menor «empuje» sobre las cargas: la pila de $9\ \text{V}$ de un detector de humo, la de $4,5\ \text{V}$ de una linterna vieja y la de $1,5\ \text{V}$ de un reloj de pared. ¿Qué magnitud has comparado para ordenarlas?

Una manguera está conectada a un estanque de agua elevado, como se muestra en la figura.

1. a) Si subimos el estanque a más altura, ¿qué le ocurre al caudal que sale por la manguera?
2. b) Traslada la respuesta a un circuito: ¿qué magnitud eléctrica representa la altura del estanque y qué le pasa a la corriente si aumenta?
3. c) Si ahora estrechamos la manguera, ¿qué le pasa al caudal? ¿A qué corresponde eso en el circuito?

Queremos medir con el multímetro la resistencia de una ampolleta desconectada del circuito.

1. a) ¿Qué unidad seleccionamos con la rueda del aparato?
2. b) Si el multímetro marca $10\ \Omega$, explica qué significa ese valor.

Observa el circuito de la figura, con las dos posibles colocaciones (A y B) del multímetro.

Para medir el voltaje entre los extremos de una ampolleta conectada a una pila, ¿dónde colocamos las dos pinzas del multímetro: tocando los dos extremos de la ampolleta o cortando un cable e intercalando el aparato en el circuito? Explica qué mide el multímetro en cada colocación.

El manual de un dron de juguete indica que sus motores consumen $500\ \text{mA}$.

1. a) Expresa esa intensidad en amperes.
2. b) ¿Consume más o menos corriente que una ampolleta por la que pasan $0,6\ \text{A}$?

En el laboratorio hay tres resistencias etiquetadas como $2\ \text{k}\Omega$, $2200\ \Omega$ y $2,5\cdot10^{3}\ \Omega$.

1. a) Expresa los tres valores en ohm.
2. b) Ordénalas de menor a mayor resistencia.

Queremos medir la corriente que atraviesa una ampolleta en un circuito con pila, como el de la figura, que muestra dos posibles colocaciones (A y B) del aparato.

1. a) ¿Dónde hay que colocar el amperímetro?
2. b) Explica por qué no sirve tocar simplemente los dos extremos de la ampolleta con las pinzas.

Por una tubería ancha y corta el agua fluye con facilidad; por una estrecha y larga le cuesta mucho más.

1. a) ¿Cuál de las dos ofrece más resistencia al paso del agua?
2. b) Traslada la idea a dos cables de cobre, uno corto y grueso y otro largo y fino: ¿por cuál circulará mejor la corriente? Justifícalo.

Al medir con el multímetro una pila de control remoto que debería dar $1,5\ \text{V}$, el aparato marca $1,2\ \text{V}$.

1. a) ¿Qué magnitud medimos y en qué unidad?
2. b) ¿Qué crees que le pasó a la pila? ¿La seguirías usando en un aparato que necesita mucha potencia?

Armamos un circuito con una pila, cables y una ampolleta.

1. a) Construye la analogía hidráulica completa: indica qué representan en un circuito de agua con bomba la pila, los cables, la ampolleta y la corriente.
2. b) Usando la analogía, predice qué le ocurre al brillo de la ampolleta si cambiamos a una pila de más voltaje.
3. c) ¿Y si añadimos una segunda ampolleta que «estreche» más el paso?

Un ventilador portátil lleva cuatro pilas de $1,5\ \text{V}$ colocadas una tras otra, como se muestra en la figura, y el conjunto entrega $6\ \text{V}$.

1. a) ¿Qué magnitud se suma al colocar las pilas así?
2. b) Explica ese resultado imaginando varias bombas de agua colocadas seguidas en la misma tubería.
3. c) ¿Qué voltaje daría el conjunto si quitáramos una de las pilas?

Observa en la figura cómo se conectan el amperímetro y el voltímetro.

El amperímetro se conecta intercalándolo en el circuito, de modo que toda la corriente pase por él.

1. a) Razona si su resistencia interna debe ser muy grande o muy pequeña, pensando en lo que le ocurriría a la corriente que queremos medir.
2. b) El voltímetro, en cambio, se conecta tocando los dos extremos del elemento. Razona si a este le conviene tener una resistencia interna grande o pequeña, pensando en qué camino preferirá seguir la corriente.

El voltaje de los enchufes de la casa es de $230\ \text{V}$ y el de una pila de botón, de $3\ \text{V}$.

1. a) ¿Qué magnitud estamos comparando?
2. b) Explica, usando la idea de «empuje» sobre las cargas, por qué la red eléctrica es peligrosa y una pila de botón no.
3. c) El cuerpo humano opone cierta resistencia al paso de la corriente. Con esa idea, razona qué ocurrirá si el voltaje que tocamos es mucho mayor.

Dispones de una pila, una ampolleta, cables y un multímetro. Describe paso a paso cómo medirías:

1. a) El voltaje que la pila aplica a la ampolleta.
2. b) La intensidad que la atraviesa.
3. c) Explica por qué en un caso el aparato se coloca tocando los extremos de la ampolleta y en el otro intercalado en el circuito.

En un montaje de laboratorio, Matías sustituye el cable grueso por un hilo de cobre muy fino y largo, y observa que la ampolleta brilla menos.

1. a) ¿Qué magnitud del nuevo cable ha cambiado respecto al anterior?
2. b) Explica con la analogía hidráulica por qué brilla menos la ampolleta.
3. c) Predice qué habrá pasado con la medida del amperímetro del circuito: ¿marca más, menos o lo mismo?

Conectamos por separado a la misma pila, con una ampolleta, una barra de cobre y una mina de lápiz (grafito) del mismo tamaño: con el cobre la ampolleta brilla claramente más.

1. a) ¿Cuál de los dos materiales tiene más resistencia? ¿Cómo lo sabes?
2. b) ¿Dirías que el grafito es conductor o aislante? Justifícalo con lo observado.
3. c) Propón una razón por la que las fundas de los cables son de plástico y no de grafito.

Estas frases de una prueba tienen errores de unidades. Corrige cada una y justifica la corrección:

1. a) «La pila tiene una intensidad de $1,5\ \text{V}$».
2. b) «Por la ampolleta pasa un voltaje de $0,3\ \text{A}$».
3. c) «La resistencia de este cable es de $10\ \text{V}$».