Electricidad

Respuesta correcta: C) existen dos tipos de carga, positiva y negativa, y la carga total de un sistema aislado se conserva.

• A) la carga eléctrica se crea y se destruye libremente en los objetos que se electrizan por frotaciónIncorrecto. Frotar dos cuerpos redistribuye las cargas ya existentes, pero no crea ni destruye carga eléctrica.
• B) un cuerpo cargado pierde su masa al quedar cargado, porque la carga desaparece de élIncorrecto. La masa no desaparece por electrización; además la carga no se anula, se transfiere entre los cuerpos.
• C) existen dos tipos de carga, positiva y negativa, y la carga total de un sistema aislado se conserva.Correcto. La carga eléctrica se cuantiza en dos signos y ninguna reacción transforma carga, por lo que la carga total permanece constante.
• D) todos los cuerpos electrizados tienen el mismo tipo de carga, sin importar el material de origenIncorrecto. Depending del par de materiales que se frota, un cuerpo puede quedar positivo y el otro negativo, con cargas de signo opuesto.

Respuesta correcta: D) Del valor de las dos cargas y del inverso del cuadrado de la distancia que las separa.

• A) Del valor de las dos cargas y de la distancia, porque la fuerza aumenta linealmente al alejarlas.Incorrecto. La relación con la distancia es inversa al cuadrado, de modo que al duplicar la distancia la fuerza se reduce a la cuarta parte.
• B) Solo del material del que están hechas las esferas, porque la fuerza depende del conductor.Incorrecto. La ley de Coulomb se aplica a cargas puntuales y no incluye el material como variable; el material solo afecta cómo se distribuye la carga.
• C) De la masa de las esferas, porque la fuerza eléctrica es un efecto de la gravedad entre ellas.Incorrecto. La gravedad es una interacción distinta y mucho más débil. La fuerza de Coulomb depende de carga y distancia, no de la masa.
• D) Del valor de las dos cargas y del inverso del cuadrado de la distancia que las separa.Correcto. $F = k\frac{q_1 q_2}{r^2}$, con $k = 8.99\times 10^9\ \text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2$, y por eso reducir la distancia a la mitad multiplica la fuerza por cuatro.

Respuesta correcta: A) El interruptor cierra el circuito y permite que las cargas circulen por los conductores hasta llegar al filamento de la bombilla.

• A) El interruptor cierra el circuito y permite que las cargas circulen por los conductores hasta llegar al filamento de la bombilla.Correcto. Al cerrar el interruptor se cierra el circuito y los electrones pueden desplazarse, poniendo en movimiento el filamento.
• B) El interruptor genera la energía eléctrica que consume la bombilla en cada encendido.Incorrecto. La bombilla no produce energía: convierte la energía eléctrica que le entrega la central. El interruptor solo permite el paso de la corriente.
• C) El interruptor atrae los electrones del cable hasta la bombilla porque produce un campo magnético.Incorrecto. El campo magnético no es lo que moviliza las cargas en el filamento. Lo determinante es la existencia de una diferencia de potencial que impulsa la corriente.
• D) El interruptor calienta el filamento por contacto directo con los bornes de la bombilla.Incorrecto. El interruptor no toca la bombilla ni calienta el filamento. El calentamiento se debe al paso de corriente por la resistencia del filamento.

Respuesta correcta: B) 4 A

• A) 275 AIncorrecto. Multiplicó la tensión por la resistencia en lugar de dividirla. La corriente resulta mucho menor que la tensión, no mayor.
• B) 4 ACorrecto. Por la ley de Ohm, $I = \frac{V}{R} = \frac{220\ \text{V}}{55\ \text{Ω}} = 4\ \text{A}$.
• C) 0.25 AIncorrecto. Dividió la resistencia por la tensión, invirtiendo la relación de la ley de Ohm. El cociente correcto es 4 A.
• D) 12 100 AIncorrecto. Elevó la tensión al cuadrado al despejar mal la fórmula, de modo que el resultado no tiene significado físico.

Respuesta correcta: C) Consume 9 kWh y cuesta COP 6.750

• A) Consume 150 kWh y cuesta COP 112.500Incorrecto. Multiplicó los 150 horas por los 60 W sin convertir vatios a kilovatios, de modo que el resultado quedó mil veces mayor.
• B) Consume 0.3 kWh y cuesta COP 225Incorrecto. Solo contabilizó el consumo de un día, pues tomó las 5 horas diarias sin multiplicar por los 30 días del mes.
• C) Consume 9 kWh y cuesta COP 6.750Correcto. La energía es $E = Pt = 60\ \text{W}\times 150\ \text{h} = 9\,000\ \text{Wh} = 9\ \text{kWh}$, y el costo es $9 \times 750 = \text{COP }6\,750$.
• D) Consume 9 kWh y cuesta COP 540.000Correcto el consumo, pero el costo se calculó tomando los vatios como kilovatios, de modo que la tarifa aplicada fue mil veces mayor.

Respuesta correcta: D) 50 Ω

• A) 200 ΩIncorrecto. Ese es el valor de la combinación en serie. En paralelo las resistencias suman conductancias y el equivalente es menor que cada una.
• B) 25 ΩIncorrecto. Aplicó la fórmula de la suma en serie, $R_{eq} = R_1 + R_2$, y además la dividió entre dos para obtener un cuarto del valor correcto.
• C) 0.01 ΩIncorrecto. Sumó directamente las resistencias y luego interpretó el resultado como si fuera una conductancia, mezclando las dos magnitudes.
• D) 50 ΩCorrecto. En paralelo la conductancia se suma, de modo que $\frac{1}{R_{eq}} = \frac{1}{100} + \frac{1}{100} = \frac{2}{100}$ y $R_{eq} = 50\ \text{Ω}$.

Respuesta correcta: A) La corriente es la misma en las dos bombillas, mientras que la tensión se reparte en proporción a sus resistencias.

• A) La corriente es la misma en las dos bombillas, mientras que la tensión se reparte en proporción a sus resistencias.Correcto. En serie no hay bifurcaciones, de modo que circula la misma corriente, y la ley de Ohm reparte la tensión total según la resistencia de cada bombilla.
• B) La tensión es la misma en las dos bombillas, porque todas reciben los 12 V completos.Incorrecto. Esa es la característica de la conexión en paralelo. En serie la tensión total se reparte entre los elementos.
• C) La corriente se divide por la mitad en las dos bombillas, porque la fuente entrega la misma cantidad a cada una.Incorrecto. La corriente no se reparte por mitades: en serie es única y la misma, y solo se reparte cuando hay derivaciones en paralelo.
• D) Cada bombilla recibe una tensión que depende de la potencia nominal y no de su resistencia.Incorrecto. La tensión que recibe cada elemento en serie la fija su resistencia mediante $V = IR$, y la potencia nominal solo indica qué bombilla ilumina más.

Respuesta correcta: B) Son líneas imaginarias que indican la dirección de la fuerza sobre una carga de prueba positiva, y el campo apunta de la placa positiva a la negativa.

• A) Son líneas materiales que unen los electrones con los protones dentro de cada átomo del material.Incorrecto. Las líneas de campo no son caminos de partículas ni existen físicamente; son una representación gráfica de la dirección del campo.
• B) Son líneas imaginarias que indican la dirección de la fuerza sobre una carga de prueba positiva, y el campo apunta de la placa positiva a la negativa.Correcto. Las líneas de campo nacen en las cargas positivas y terminan en las negativas, y su densidad indica la intensidad del campo.
• C) Apuntan de la placa negativa a la positiva, porque la fuerza se dirige siempre hacia la carga más grande.Incorrecto. La dirección se define por la fuerza sobre una carga de prueba positiva, que va de la placa positiva hacia la negativa.
• D) Son trayectorias que sigue la carga positiva al moverse por el espacio, por lo que describen su desplazamiento real.Incorrecto. Un ion positivo que se mueve por un campo uniforme sigue una trayectoria recta y no una línea de campo, salvo en condiciones especiales.

Respuesta correcta: C) Porque el ave no se convierte en un segundo punto del circuito: sus dos patas están al mismo potencial, así que no pasa corriente por su cuerpo.

• A) Porque las plumas del ave son un material aislante que impide el paso de la corriente.Incorrecto. Aunque el plumaje es un mal conductor, la razón principal es que no existe una diferencia de potencial entre las dos patas.
• B) Porque la corriente alterna del cable cambia de dirección tan rápido que no alcanza aميزات al ave.Incorrecto. La frecuencia de la corriente alterna no impide la electrocución. El ave muere si toca dos cables con potenciales distintos o un cable y el poste.
• C) Porque el ave no se convierte en un segundo punto del circuito: sus dos patas están al mismo potencial, así que no pasa corriente por su cuerpo.Correcto. Para que circule corriente hace falta una diferencia de potencial entre dos puntos, y las dos patas del ave están en el mismo cable.
• D) Porque las aves tienen una resistencia interna mucho mayor que la de cualquier mamífero.Incorrecto. Aunque las aves tienen una resistencia ósea alta, la protección se debe a la ausencia de diferencia de potencial entre sus patas.

Respuesta correcta: D) Porque el fusible interrumpe el circuito cuando la corriente supera un límite, evitando que los cables se sobrecalienten por el efecto Joule.

• A) Porque el fusible absorbe la energía de la fuente y la convierte en calor para que no llegue a los cables.Incorrecto. El fusible no consume energía de manera deliberada: se funde por el calentamiento producido por la propia corriente que él interrumpe.
• B) Porque el fusible aumenta la resistencia del circuito y por eso reduce automáticamente la corriente a un valor seguro.Incorrecto. Un fusible no reduce la corriente de forma gradual. Su acción es binaria: o conduce o se abre cuando el límite se supera.
• C) Porque el fusible detecta el cortocircuito por la presencia de humedad en el cable y desconecta la red.Incorrecto. La humedad puede favorecer el cortocircuito, pero el fusible no la detecta: responde al valor de la corriente y a su calentamiento.
• D) Porque el fusible interrumpe el circuito cuando la corriente supera un límite, evitando que los cables se sobrecalienten por el efecto Joule.Correcto. Al calentarse por encima de su temperatura de trabajo, el fusible se funde y abre el circuito, protegiendo cables y aparatos.

Respuesta correcta: A) Ambas bombillas se comportan de manera resistiva, porque al duplicar la tensión se duplica la corriente, y la bombilla 2 tiene el doble de resistencia que la 1.

• A) Ambas bombillas se comportan de manera resistiva, porque al duplicar la tensión se duplica la corriente, y la bombilla 2 tiene el doble de resistencia que la 1.Correcto. En ambas la relación $V/I$ se mantiene constante, y los valores son 550 Ω para la 1 y 1100 Ω para la 2.
• B) Ninguna bombilla cumple la ley de Ohm, porque la corriente depende de la tensión de forma distinta en cada una.Incorrecto. La corriente se duplica exactamente al duplicar la tensión en las dos bombillas, lo que indica comportamiento lineal y resistivo.
• C) La bombilla 1 tiene el doble de resistencia que la 2, porque su corriente es el doble con la misma tensión.Incorrecto. La relación es inversa: a mayor corriente para la misma tensión, menor resistencia. La bombilla 1 tiene la mitad de resistencia.
• D) La resistencia de las bombillas no puede deducirse de estos datos, porque hace falta medir la potencia con un vatímetro.Incorrecto. La ley de Ohm basta para obtener la resistencia a partir de tensión y corriente, sin necesidad de medir potencia.

Respuesta correcta: B) El cable de mayor sección tiene menor resistencia, así que se disipa menos energía en los conductores, pero el consumo del electrodoméstico no cambia y la reducción en la factura es pequeña.

• A) La afirmación es correcta, porque un cable de mayor sección reduce la tensión que llega a los electrodomésticos y por eso consumen menos.Incorrecto. Un cable más grueso no reduce la tensión de trabajo, que la fija la red, y los electrodomésticos siguen pidiendo la misma potencia.
• B) El cable de mayor sección tiene menor resistencia, así que se disipa menos energía en los conductores, pero el consumo del electrodoméstico no cambia y la reducción en la factura es pequeña.Correcto. La pérdida en los cables es $I^2R$; al reducir $R$ baja algo el desperdicio, pero la potencia del electrodoméstico sigue siendo la misma.
• C) La afirmación es correcta, porque el cable de 6 mm² alcanza el triple de corriente que el de 2 mm², de modo que el recibo baja por el cambio de calibre.Incorrecto. Un cable más grueso puede transportar más corriente sin calentarse, pero esa capacidad adicional no se convierte en ahorro para el usuario.
• D) La afirmación es falsa, porque el calibre del cable no influye en la resistencia y por eso todos los cables disipan igual.Incorrecto. La resistencia sí depende de la sección del conductor, porque $R = \rho L / A$; lo que hay que corregir es la magnitud del ahorro, no su existencia.