William Moebs; Samuel J. Ling; Jeff Sanny

Problemas De Desafío

61.

La electricidad de 335 kV de ac procedente de una línea de transmisión de energía se introduce en el bobinado primario de un transformador. La relación entre el número de vueltas del bobinado secundario y el número del bobinado primario es $N_{s} / N_{p} = 1.000$ . (a) ¿Qué voltaje se induce en el bobinado secundario? (b) ¿Qué no es razonable en este resultado? (c) ¿Qué suposición o premisa es responsable?

62.

Un condensador de $1,5 -k Ω$ el resistor y un inductor de 30 mH están conectados en serie, como se muestra a continuación, a través de una fuente de alimentación de ac de 120 V (rms) que oscila a una frecuencia de 60 Hz. (a) Calcule la corriente en el circuito. (b) Calcule las caídas de voltaje en el resistor y el inductor. (c) Calcule la impedancia del circuito. (d) Calcule la potencia disipada en al resistor. (e) Calcule la potencia disipada en el inductor. (f) Calcule la potencia producida por la fuente.

Circuito en serie con fuente de voltaje V paréntesis t paréntesis, un inductor de 30 mH y un resistor de 1,5 kilo ohmios

63.

Un resistor de $20 - Ω$ , un condensador de $50 - μ F$ y un inductor de 30 mH están conectados en serie con una fuente de ac de amplitud 10 V y frecuencia 125 Hz. (a) ¿Cuál es la impedancia del circuito? (b) ¿Cuál es la amplitud de la corriente en el circuito? (c) ¿Cuál es la constante de fase de la corriente? ¿Está adelantando o retrasando el voltaje de la fuente? (d) Escriba las caídas de voltaje en el resistor, el condensador y el inductor y el voltaje de la fuente en función del tiempo. (e) ¿Cuál es el factor de potencia del circuito? (f) ¿Cuánta energía utiliza el resistor en 2,5 s?

64.

Un resistor de $200 - Ω$ , un condensador de $150 - μ F$ y un inductor de 2,5 H están conectados en serie con una fuente de ac de 10 V de amplitud y frecuencia angular variable $ω$ . (a) ¿Cuál es el valor de la frecuencia de resonancia $ω_{R}$ ? (b) ¿Cuál es la amplitud de la corriente si $ω = ω_{R}$ ? (c) ¿Cuál es la constante de fase de la corriente cuando $ω = ω_{R}$ ? ¿Está adelantando o retrasando el voltaje de la fuente, o está en fase? (d) Escriba una ecuación para la caída de voltaje a través del resistor como una función de tiempo cuando $ω = ω_{R}$ . (e) ¿Cuál es el factor de potencia del circuito cuando $ω = ω_{R}$ ? (f) ¿Cuánta energía consume el resistor en 2,5 s cuando $ω = ω_{R}$ ?

65.

Calcule las reactancias de los siguientes condensadores e inductores en circuitos de ac con las frecuencias dadas en cada caso: (a) inductor de 2 mH con una frecuencia de 60 Hz del circuito de ac; (b) inductor de 2 mH con una frecuencia de 600 Hz del circuito de ac; (c) inductor de 20 mH con una frecuencia de 6 Hz del circuito de ac; (d) inductor de 20 mH con una frecuencia de 60 Hz del circuito de ac; (e) condensador de 2 mF con una frecuencia de 60 Hz del circuito de ac; y (f) condensador de 2 mF con una frecuencia de 600 Hz del circuito de ac.

66.

La impedancia de salida de un amplificador de audio tiene una impedancia de $500 Ω$ y tiene un desajuste con una baja impedancia $8 - Ω$ altavoz. Se le pide que inserte un transformador adecuado para igualar las impedancias. ¿Qué relación de transformación va a utilizar y por qué? Utilice el circuito simplificado que se muestra a continuación.

La figura muestra un transformador con más bobinados en la bobina primaria. La bobina primaria está conectada a una fuente de voltaje a través de una impedancia Z igual a 500 ohmios. El voltaje a través de los bobinados se marca como salida del amplificador V subíndice P. Los dos extremos de la bobina secundaria del transformador se conectan a través de una resistencia de 8 ohmios.

67.

Demuestre que la unidad del SI para la reactancia capacitiva es el ohmio. Demuestre que la unidad del SI para la reactancia inductiva es también el ohmio.

68.

Una bobina con una autoinducción de 16 mH y una resistencia de $6,0 Ω$ está conectada a una fuente de ac cuya frecuencia puede variar. ¿Cuál es la frecuencia del voltaje aplicado que permitirá que la bobina conduzca una corriente por $45 ° ?$

69.

Un circuito en serie RLC está formado por un resistor de $50 - Ω$ , un condensador de $200 - μ F$ y un inductor de 120 mH cuya bobina tiene una resistencia de $20 Ω$ . La fuente del circuito tiene una emf rms de 240 V a una frecuencia de 60 Hz. Calcule los voltaje rms en (a) el resistor, (b) el condensador y (c) el inductor.

70.

Un circuito en serie RLC está formado por un resistor de $10 - Ω$ , un condensador $8,0 - μ F$ y un inductor de 50 mH. Una fuente de 110 V (rms) de frecuencia variable se conecta a través de la combinación. ¿Cuál es la potencia de la fuente cuando su frecuencia se ajusta a la mitad de la frecuencia de resonancia del circuito?

71.

A continuación se muestran dos circuitos que actúan como filtros de paso alto rudimentarios. El voltaje de entrada a los circuitos es $v_{entrada}$ , y el voltaje de salida es $v_{salida} .$ (a) Demuestre que para el circuito de condensadores,

$\frac{v_{salida}}{v_{entrada}} = \frac{1}{\sqrt{1 + 1 / ω^{2} R^{2} C^{2}}},$

y para el circuito inductor,

$\frac{v_{salida}}{v_{entrada}} = \frac{ω L}{\sqrt{R^{2} + ω^{2} L^{2}}} .$

(b) Demuestre que para frecuencias altas, $v_{salida} \approx v_{entrada},$ pero para las frecuencias bajas, $v_{salida} \approx 0 .$

La figura muestra dos circuitos. El primero muestra un condensador y un resistor en serie con una fuente de tensión marcada V entrada. V salida se mide a través del resistor. El segundo circuito muestra un inductor y un resistor en serie con una fuente de voltaje marcada como V entrada. V salida se mide a través del inductor.

72.

Los dos circuitos que se muestran a continuación actúan como filtros de paso bajo rudimentarios. El voltaje de entrada a los circuitos es $v_{entrada}$ , y el voltaje de salida es $v_{salida} .$ (a) Demuestre que para el circuito de condensadores,

$\frac{v_{salida}}{v_{entrada}} = \frac{1}{\sqrt{1 + ω^{2} R^{2} C^{2}}},$

y para el circuito inductor,

$\frac{v_{salida}}{v_{entrada}} = \frac{R}{\sqrt{R^{2} + ω^{2} L^{2}}} .$

(b) Demuestre que para frecuencias bajas, $v_{salida} \approx v_{entrada},$ pero para las frecuencias altas, $v_{salida} \approx 0 .$

La figura muestra dos circuitos. La primera muestra un condensador y un resistor en serie con una fuente de voltaje marcado como V entrada. V salida se mide a través del condensador. El segundo circuito muestra un inductor y un resistor en serie con una fuente de voltaje marcada como V entrada. V salida se mide a través del resistor.