Electricidad y magnetismo en la vida diaria.

En la casa de Rosalía se encuentran funcionando una bomba de agua de 0.5 caballos de fuerza ( hp ), 2 focos ahorradores de 60 vatios o watts ( W ) y un foco incandescente de 100 W. En las terminales de la bomba de agua existe una diferencia de potencial de 120 voltios ( V ) y circula una corriente de 5 amperes ( A ).

Después de 45 minutos, la energía eléctrica en casa de Rosalía queda suspendida, debido a una descarga atmosférica sobre el transformador que proporciona el suministro eléctrico, lo que también ocasiona que éste se aísle de la red eléctrica y adquiera una carga eléctrica de -8000 microcoulombs ( μC ). La bomba de agua también queda cargada después de su operación con una intensidad de +500 μC. Considera que la bomba de agua de la casa de Rosalía se encuentra 8 metros al norte del transformador de suministro eléctrico y 6 metros al este.
1. ¿Qué potencia eléctrica desarrolla la bomba de agua de acuerdo con las características señaladas?
1.1. Anota tu resultado anterior en kilowatts ( kW ).
2. ¿Cuánta energía gastaron los aparatos antes de la descarga atmosférica, es decir, al estar encendidos 45 minutos?
2.1. Primero calcula la energía gastada por la bomba en Joules ( J ).
2.2. Ahora, indica el gasto de energía de los focos ahorradores en J.
2.3. Posteriormente, resuelve cuál es la energía gastada para el foco incandescente en J.
2.4. Finalmente, suma la energía utilizada por los dispositivos eléctricos presentes en la casa de Rosalía para obtener la energía total en J.
3. ¿Cuál es el costo del consumo de energía eléctrica de los aparatos, si el precio de 1 kilowatt-hora ( kW ∙ h ) es de $ 0.956? Recuerda que para calcular los kW ∙ h se debe multiplicar la potencia de cada aparato en kW por la fracción de hora que estuvieron funcionando:
kWh = kW ∙ h
4. Si tanto el transformador como la bomba de agua quedaron eléctricamente cargadas, ¿cuál es la fuerza de atracción entre éstas? Recuerda que la distancia d es la distancia más corta entre las cargas: la hipotenusa del triángulo rectángulo cuyos catetos son 8 m al norte y 6 m al este, los cuales separan al transformador de la bomba de agua.
5. ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico generado por la descarga atmosférica?
6. ¿Cuál fue la intensidad de corriente eléctrica del relámpago, si duró 0.0016 segundos?
7. Debido a la descarga atmosférica, la bomba de agua se averió y debe remplazarse el devanado del motor. ¿Qué valor de resistencia debe tener este devanado para que la bomba de agua funcione perfectamente?
8. Por lo sucedido, Rosalía se percata de que sus gastos por mes, serán de $ 375.00, por lo que decide ahorrar diariamente $ 30.00 durante 15 días.
8.1. Construye el plano cartesiano que representa el ahorro de Rosalía. Considera que el eje x son los días y el eje y son los ahorros.
8.2 Con base en el plano cartesiano:
8.2.1 ¿Cuánto habrá ahorrado Rosalía hasta el día 7?
8.2.2 ¿Cuál fue el total de su ahorro durante los 15 días?
8.2.3 ¿En qué día pudo haber cubierto el total de los gastos?
Agradecería mucho su ayuda en esto, y sobre todo, ¿me podrían recomendar libros para principiantes en cuanto a estos temas? Quiera saber un poco más de esta materia y poder entenderle. Gracias por leer hasta aquí, y ojala y me puedan ayudar.

1 Respuesta

Respuesta

Nadie la comenta porque una mezcla de temas electricos bastante deshilvanada. Ademas los enunciados no son nada claros y en muchos casos erroneamente presentados o irreales.

Te la contesto lo mas breve posible. Si hay que hacer calculos los debes completar vos.

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1. ¿Qué potencia eléctrica desarrolla la bomba de agua de acuerdo con las características señaladas?

1.1. Anota tu resultado anterior en kilowatts ( kW ).

La bomba de agua NO DESARROLLA POTENCIA ELECTRICA.En todo caso se trata de potencia mecanica. 0.5 HP = 0.5 x 0.75 = 0.375 Kw,

2. ¿Cuánta energía gastaron los aparatos antes de la descarga atmosférica, es decir, al estar encendidos 45 minutos?

2.1. Primero calcula la energía gastada por la bomba en Joules ( J ).

=Potencia bomba x tiempo = 120 v x 5 A x 45 minutos = (reduces minutos a seg) ...............

El resultado te dara directamente en Joules.

2.2. Ahora, indica el gasto de energía de los focos ahorradores en J.

Procedes igual que 2.1

2.3. Posteriormente, resuelve cuál es la energía gastada para el foco incandescente en J.

Procedes igual que 2.1

2.4. Finalmente, suma la energía utilizada por los dispositivos eléctricos presentes en la casa de Rosalía para obtener la energía total en J.

Sumas las 3 energias. Te da en Joules totales.

Luego reducis estos Joules a kWatts-hora utilizando la equivalencia 1 Joule= 2.8 x 10^-7 kWh

3. ¿Cuál es el costo del consumo de energía eléctrica de los aparatos, si el precio de 1 kilowatt-hora ( kW ∙ h) es de $ 0.956? Recuerda que para calcular los kW ∙ h se debe multiplicar la potencia de cada aparato en kW por la fracción de hora que estuvieron funcionando:

kWh = kW ∙ h

Aqui te estan explicando todo. Haces la cuenta sobre el total de los Joules que obtuvistes antes reducidos a k Watts y multiplicados por el tiempo en horas.

4. Si tanto el transformador como la bomba de agua quedaron eléctricamente cargadas, ¿cuál es la fuerza de atracción entre éstas? Recuerda que la distancia d es la distancia más corta entre las cargas: la hipotenusa del triángulo rectángulo cuyos catetos son 8 m al norte y 6 m al este, los cuales separan al transformador de la bomba de agua.

Este enunciado es totalmente irreal. Sobre todo porque los elementos que te dicen estan siempre conectados a tierra.. Por otro lado te estan pidiendo que apliques la formula de Coulomb ... a dos cuerpos cargados que no pueden ser considerados como puntuales.

5. ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico generado por la descarga atmosférica?

Igual consideracion que caso anterior.

6. ¿Cuál fue la intensidad de corriente eléctrica del relámpago, si duró 0.0016 segundos?

Por definicion sabras que :1 A = 1 cOULOMB / seg.

 Luego harias: Corriente de la descarga =  = 8000 microC / 0.0016 s= ............................

7. Debido a la descarga atmosférica, la bomba de agua se averió y debe remplazarse el devanado del motor. ¿Qué valor de resistencia debe tener este devanado para que la bomba de agua funcione perfectamente?

Considerando al motor como una resistencia pura seria Potencia = 600 Watts = 120 ^2 / R

Y de aqui despejarias R...(... Pero un motor funcionalmente no constituye una resistencia pura).

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Por lo sucedido, Rosalía se percata de que sus gastos por mes, serán de $ 375.00, por lo que decide ahorrar diariamente $ 30.00 durante 15 días.

8.1. Construye el plano cartesiano que representa el ahorro de Rosalía. Considera que el eje xson los días y el eje y son los ahorros.

Haces el sistema de ejes xy. Trazas la recta de ahorro con los puntos 0 al origen y 30 x 15 = 450 para el dia 15.

8.2 Con base en el plano cartesiano:

8.2.1 ¿Cuánto habrá ahorrado Rosalía hasta el día 7?

Serian 30 pesos/ dia x 7 dias = 210 pesos ahorrados

8.2.2 ¿Cuál fue el total de su ahorro durante los 15 días?

Serian 30 pesos x dia x 15 dias = .............................

8.2.3 ¿En qué día pudo haber cubierto el total de los gastos?

30 x  X = 375 ...........................X = .............................................

9. Responde las preguntas siguientes sobre el electromagnetismo y las matemáticas:

9.1 Redacta en mínimo 5 renglones ¿Cuál es la importancia de las matemáticas en el estudio de fenómenos electromagnéticos?

¿La pregunta es algo asi como decir " cual es la importancia del aire para el desarrollo de nuestra existencia"? ... Es obvio que para el estudio de cualquier fenomeno cientifico debe aplicarse la matematica ( que es el razonamiento logico, razonado de los fenomenos cientificos).

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9.2 Menciona en 5 renglones ¿Cuál ley electromagnética utilizas más en tu vida diaria? ¿Por qué?

Piensa en, Ley de Joule ( calor) ... Ley de Faraday ( motores ) ... Leyes de Maxwell ( ondas radiotelefonia, microondas...) ... Elije entre estas la/las que mas haces uso.

¿Me podrían recomendar libros para principiantes en cuanto a estos temas? Quiera saber un poco más de esta materia y poder entenderle. Gracias por leer hasta aquí, y ojala y me puedan ayudar.

Aqui tenes una mezcla de todo ( un popurri) de temas. Tenes que tener conocimientos generales de electricidad electroestatica y electrodinamica( fisica). No sabria concretamente que recomendarte fuera de los apuntes de clase y ( si dispones de tiempo) los textos de fisica del Shaum.

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