Ejercicios: Magnitudes eléctricas y ley de Ohm

Completa la tabla de las tres magnitudes eléctricas con tus palabras: nombre de cada magnitud, letra con la que se representa, unidad en que se mide y nombre de esa unidad. Datos: la tensión se mide en voltios, la intensidad en amperios y la resistencia en ohmios. Añade una frase que explique qué mide cada una.

El símil de la tubería ayuda a entender el circuito: la tensión es como la presión del agua, la intensidad como el caudal que pasa y la resistencia como un estrechamiento de la tubería. Explica el símil con tus palabras y deduce con él qué ocurre con el «caudal» si aumenta la presión o si la tubería se estrecha más.

La figura muestra un circuito con una pila y una resistencia, con las magnitudes rotuladas, pero el valor de la corriente está tapado.

Nombra los elementos del circuito, explica qué representa cada magnitud rotulada (V, R e I) y en qué unidad se mide cada una, y razona con la ley de Ohm si la corriente tapada será grande o pequeña con esa resistencia.

Enuncia la ley de Ohm con palabras, sin fórmulas: qué le pasa a la corriente cuando la tensión se hace el doble con la misma resistencia, y qué le pasa cuando la resistencia se hace el doble con la misma tensión. Después escribe la fórmula $V = I \cdot R$ y comprueba que tus dos frases la cumplen.

Todo receptor eléctrico ofrece cierta resistencia al paso de la corriente. Explica qué le ocurre a esa resistencia en una bombilla vieja cuando su filamento se va haciendo más fino por el uso y razona, con la ley de Ohm, por qué muchas bombillas se funden justo al encenderlas.

Una bombilla pone «$60\ \text{W}$» y una bombilla LED pone «$9\ \text{W}$». Explica qué significa ese número (la potencia: cuánta energía eléctrica consume cada segundo) y razona cuál de las dos gastará más electricidad si están encendidas la misma cantidad de horas.

En la factura de la luz de casa el consumo viene en kWh (kilovatios-hora). Explica qué mide esa unidad (energía, no potencia: junta cuánta potencia y durante cuánto tiempo) y calcula mentalmente cuántos kWh consume un aparato de $1\ \text{kW}$ encendido una hora.

Repasa la idea de conductores y aislantes: clasifica cobre, plástico, agua del grifo, madera seca, grafito de lápiz y goma, y explica qué tiene que ver esa clasificación con la resistencia que cada material ofrece al paso de la corriente.

Un circuito tiene una pila de $9\ \text{V}$ y una resistencia de $100\ \Omega$. Aplica la ley de Ohm $V = I \cdot R$ despejando la intensidad y calcula su valor en amperios. Después, sin hacer más cálculos, razona si la intensidad subiría o bajaría al cambiar la resistencia por una de $50\ \Omega$.

Por una resistencia de $12\ \Omega$ circula una corriente de $0,5\ \text{A}$. Calcula la tensión que está aplicada entre sus extremos y explica, con el símil de la tubería, qué significa ese resultado: cuánta «presión» hace falta para empujar ese caudal a través de ese estrechamiento.

Un radiador enchufado a la red de $230\ \text{V}$ deja pasar una corriente de $2\ \text{A}$. Calcula la resistencia del radiador y razona qué pasaría con la corriente si su resistencia interna se duplicara por una avería, manteniendo la misma tensión de la red.

La figura muestra el triángulo de la ley de Ohm, un truco para recordar las tres fórmulas: tapando la letra que buscas queda la operación que hay que hacer.

Explica cómo se usa el triángulo y escribe, a partir de él, las tres fórmulas de la ley de Ohm: la del valor de la tensión, la de la intensidad y la de la resistencia. Comprueba cada fórmula con este caso: $V = 12\ \text{V}$, $I = 2\ \text{A}$, $R = 6\ \Omega$.

La potencia eléctrica se calcula con $P = V \cdot I$. Un aparato enchufado a $230\ \text{V}$ deja pasar $4\ \text{A}$: calcula su potencia en vatios y razona si superaría el límite de un enchufe que aguanta hasta $1.000\ \text{W}$. ¿Qué intensidad máxima admite ese enchufe a $230\ \text{V}$?

Un radiador de $1.000\ \text{W}$ está encendido $2$ horas. Calcula la energía consumida en kWh (potencia en kW por tiempo en horas) y repite el cálculo para una consola de $200\ \text{W}$ encendida $5$ horas. Compara los dos consumos y explica por qué un aparato pequeño mucho tiempo puede gastar casi lo mismo que uno grande poco tiempo.

El precio de la electricidad es de unos $0,15\ \text{€}$ por cada kWh. Calcula cuánto cuesta dejar encendido toda una noche ($8$ horas) un ventilador de $50\ \text{W}$ y cuánto cuestan las $8$ horas de un radiador de $2.000\ \text{W}$. Expresa los dos resultados en euros y compara qué pesa más en la factura.

La figura muestra un circuito del que conocemos la resistencia y la corriente que la atraviesa, pero la tensión de la pila está tapada.

Calcula la tensión de la pila con la ley de Ohm y explica, paso a paso, qué has despejado de la fórmula $V = I \cdot R$ y con qué unidades trabajas. Comprueba que tu resultado es coherente: ¿es una pila doméstica razonable?

Un circuito tiene una pila de $12\ \text{V}$ y una resistencia de $24\ \Omega$. Calcula en dos pasos: (a) la intensidad que circula con la ley de Ohm y (b) la potencia que disipa la resistencia con $P = V \cdot I$. Explica en qué se convierte esa energía eléctrica disipada y por qué la resistencia se calienta.

Dos bombillas de $230\ \text{V}$ tienen resistencias de $1.150\ \Omega$ y $575\ \Omega$. Calcula la intensidad y la potencia de cada una, razona cuál lucirá más y explica la conclusión general: con la misma tensión, ¿qué resistencia —mayor o menor— hace que un aparato consuma más potencia?

Estima el coste mensual ($30$ días) de dos aparatos: un calefactor de $2.000\ \text{W}$ que se usa $3$ horas al día y un cargador de móvil de $20\ \text{W}$ que está enchufado $10$ horas al día. Con el precio de $0,15\ \text{€}$ por kWh, calcula ambos, compáralos y explica por qué ahorrar en el cargador es mucho menos efectivo que controlar el calefactor.

Una batería de móvil almacena unos $4.000\ \text{mAh}$ y el móvil consume de media $400\ \text{mA}$. Estima cuántas horas dura la batería con ese consumo medio, explica qué significa la unidad mAh (cuánta corriente durante cuánto tiempo) y razona por qué con la pantalla brillante y juegos la batería dura mucho menos.

El automático de una vivienda salta a $16\ \text{A}$ con la red de $230\ \text{V}$. Calcula la potencia máxima que admite la instalación y comprueba si saltará al conectar a la vez: la vitrocerámica ($1.500\ \text{W}$), el horno ($1.200\ \text{W}$) y el lavavajillas ($1.000\ \text{W}$). Explica qué deberías hacer en la práctica para cenar sin apagones.

Analiza esta factura simplificada: consumo de $180\ \text{kWh}$ a $0,15\ \text{€}$ el kWh, más un fijo de potencia de $10\ \text{€}$ y un $21\ \%$ de IVA sobre la suma. Calcula el importe final paso a paso y propón dos medidas concretas que bajarían la siguiente factura, estimando cuánto ahorraría cada una.

Una bombilla vieja de $60\ \text{W}$ y una LED de $9\ \text{W}$ dan la misma luz. Calcula la energía que consume cada una en un año si están encendidas $5$ horas al día, la diferencia de kWh y el dinero ahorrado al año con la LED a $0,15\ \text{€}$ el kWh. Razona por qué cambiar todas las bombillas de casa fue una medida tan recomendada.

Una bombilla de linterna está hecha para $4,5\ \text{V}$, pero alguien le conecta una pila de $9\ \text{V}$. Razona con la ley de Ohm qué le ocurre a la corriente que la atraviesa (su resistencia apenas cambia) y qué consecuencia tiene sobre el filamento y su brillo. ¿Qué pasaría al contrario, con una pila de $1,5\ \text{V}$? Extrae la regla: por qué cada aparato debe usarse a su tensión.