Soluciones Gratuitas de Práctica de SAT II Física sobre
Circuitos Eléctricos de CC

Soluciones a las preguntas del SAT de Física sobre circuitos eléctricos de CC, con explicaciones detalladas.

El siguiente circuito está relacionado con las preguntas 1 y 2. \(V\) es la fem de la batería, 2R y R son resistencias tales que la resistencia de 2R es el doble de la resistencia de R.

circuito eléctrico
Fig1. - Preguntas de Circuitos Eléctricos 1 y 2.

  1. El voltaje a través de la resistencia \(R\) anterior está dado por
    A) 3V
    B) V/3
    C) V
    D) V/4
    E) V/2
    Solución - Explicaciones

    Corriente en el circuito anterior = \(I = V / (2 R + R) = V / (3 R)\)
    Voltaje a través de \(R = U = R I = R V / (3 R) = V / 3\)
    Respuesta B.

  2. Si \(W\) es la cantidad de calor generada durante 10 segundos en la resistencia \(R\) incluida en el circuito de la figura 1 anterior, ¿cuál sería la cantidad de calor generada en la misma resistencia durante 20 segundos si \(V\) se duplica?
    A) \(W\)
    B) \(2W\)
    C) \(4W\)
    D) \(8W\)
    E) \(80W\)
    Solución - Explicaciones

    \(W = \text{tiempo} \times \text{potencia} = 10 U I = 10 ( V / 3) (V / (3 R))\) (ver \(I\) y \(U\) calculados en la pregunta 1 anterior)
    \(W = 10 V^2 / (9 R)\) (después de simplificar)
    Si \(V\) se duplica a \(2 V\), durante 20 segundos, la energía \(W2\) está dada por
    \(W2 = 20 (2 V)^2 / (9 R) = 80 V^2 / (9R) = 8 W\)
    Respuesta D.

  3. ¿Cuál es la resistencia equivalente entre los puntos A y B en el siguiente circuito?
    circuito eléctrico en serie / paralelo

    A) \(0.5 R\)
    B) \(R\)
    C) \(2 R\)
    D) \(3 R\)
    E) \(4 R\)
    Solución - Explicaciones

    Sea \(Re\) la resistencia equivalente de las dos resistencias de \(2R\) en paralelo.
    \(1/Re = 1 / 2R + 1 / 2R = 2 / (2 R) = 1 / R\)
    solución de circuito eléctrico en serie / paralelo

    Por lo tanto, \(Re = R\)
    La resistencia equivalente \(R_{AB}\) entre los puntos A y B está dada por
    \(R_{AB} = R + Re = R + R = 2 R\) (R y Re están en serie)
    Respuesta C.

  4. Encuentra la resistencia \(x\), en el siguiente circuito, para que la potencia generada en la resistencia \(x\) sea el 80% de la potencia total en las resistencias \(R\) y \(x\).
    potencia de circuito eléctrico

    A) 100 Ω
    B) 200 Ω
    C) 400 Ω
    D) 600 Ω
    E) 800 Ω
    Solución - Explicaciones

    Sea \(I\) la corriente a través de \(R1\) y \(x\). Sea \(P1\) la potencia en \(x\) y \(P2\) la potencia en \(R1\) y \(x\).
    \(P1 = x I^2\) , \(P2 = (x + 200) I^2\)
    \(P1 = 80\% P2\) da \(x I^2 = 80\% (x + 200) I^2\)
    Simplificar para obtener
    \(x = 0.8 (x + 200)\)
    Resolver para \(x\) y obtener
    \(x = 800 \Omega\)
    Respuesta E.

  5. Dos resistencias \(R_1\) y \(R_2\) tales que \(R_2 = 3 R_1\) están en paralelo. ¿Cuál es la relación de la potencia generada en \(R_1\) con respecto a la potencia generada en \(R_2\)?
    A) 1
    B) 9
    C) 3
    D) 1 / 3
    E) 1 / 9
    Solución - Explicaciones

    Sea \(P1\) la potencia en \(R1\) y \(P2\) la potencia en \(R2\).
    Dado que \(R1\) y \(R2\) están en paralelo, el voltaje \(U\) a través de ambas resistencias es el mismo.
    Por lo tanto: \(P1 = U^2 / R1\) y \(P2 = U^2 / R2 = U^2 / (3 R1)\)
    \(P1 / P2 = [ U^2 / R1 ] / [ U^2 / (3 R1) ]\)
    Simplificar para obtener: \(P1 / P2 = 3\)
    Respuesta C.

  6. ¿Cuál es la capacitancia equivalente entre los puntos A y B?
    capacitores de circuito eléctrico

    A) \( C / 2 \)
    B) \( C \)
    C) \( 2 C \)
    D) \( 3 C \)
    E) \( 4 C \)
    Solución - Explicaciones

    Los dos condensadores superiores están en paralelo y su capacitancia equivalente es \(2 C\)
    Los dos condensadores a la derecha también están en paralelo y su capacitancia equivalente es \(2 C\) (ver el circuito a continuación)
    capacitores eléctricos equivalentes

    Ahora tenemos dos condensadores, cada uno con una capacitancia de \(2 C\) en serie, y la capacitancia equivalente \(Ce\) está dada por
    \(1 / Ce = 1 / 2C + 1 / 2C = 2 / 2C = 1 / C\)
    Por lo tanto, \(Ce = C\)
    Respuesta B.

  7. Si se producen 20 julios de calor en una resistencia \(R\) durante 50 segundos, ¿cuánto calor se produce en la misma resistencia durante 100 segundos si la corriente que pasa por ella se duplica?
    A) 10 J
    B) 20 J
    C) 40 J
    D) 80 J
    E) 160 J
    Solución - Explicaciones

    Sea \(I\) la corriente a través de \(R\) y \(W\) el calor generado durante 50 segundos. Por lo tanto,
    \(W = 50 R I^2 = 20 J\)
    Si \(I\) se duplica, la energía \(W2\) generada durante 100 segundos está dada por
    \(W2 = 100 (2 I)^2 R = 400 I^2 R = 8(50 R I^2) = 8 \times 20 J = 160 J\)
    Respuesta E.

  8. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera sobre la energía eléctrica?
    A) Se almacena en resistencias.
    B) No se puede almacenar en absoluto.
    C) Se almacena en condensadores.
    D) Se almacena en cables conductores.
    E) Ninguna de las anteriores.
    Solución - Explicaciones

    La energía eléctrica se puede almacenar en condensadores.
    Respuesta C.

  9. Una vez que el interruptor \(S_1\) se cierra en el siguiente circuito, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera sobre la corriente a través de la resistencia \(R_1\)?
    carga de un capacitor

    A) Aumenta de 0 a \(V / R_1\).
    B) Disminuye de \(V / R_1\) a 0.
    C) Se mantiene constante e igual a \(V / R_1\).
    D) Se mantiene constante e igual a \( (1/2)( V / R_1)\).
    E) Se mantiene constante y es igual a 0.
    Solución - Explicaciones

    Tan pronto como el interruptor se cierra (\(t=0\)), la corriente a través de la resistencia \(R_1\) está dada por \(V / R_1\). A medida que pasa el tiempo, la carga del condensador aumenta y la corriente a través de \(R_1\) comienza a disminuir exponencialmente hasta llegar a 0.
    Respuesta B.

  10. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera sobre el siguiente circuito si \(R_2 > R_3\)?
    resistencias en paralelo en un circuito eléctrico

    I) La corriente a través de \(R_1\) es mayor que la corriente a través de \(R_2\).
    II) El voltaje a través de \(R_3\) es igual al voltaje a través de \(R_2\).
    III) La corriente a través de \(R_2\) es mayor que la corriente a través de \(R_3\).
    A) Solo I) y II)
    B) Solo II)
    C) Solo III)
    D) Solo I)
    E) I), II) y III)
    Solución - Explicaciones

    I) es verdadero: la corriente a través de \(R_1\) es la suma de las corrientes a través de \(R_2\) y \(R_3\). Por lo tanto, la corriente a través de \(R_1\) es mayor que la corriente en \(R_2\) y la corriente en \(R_3\).
    II) es verdadero: el voltaje se mide entre dos puntos, que en este caso son comunes para ambas resistencias.
    III) no es verdadero: sea \(U\) el voltaje a través de \(R_2\) y \(R_3\). La corriente a través de \(R_2\) está dada por \(U / R_2\) y la corriente a través de \(R_3\) está dada por \(U / R_3\). Dado que \(R_2 > R_3\), \(U / R_2\) es menor que \(U / R_3\).
    Respuesta A.