Preguntas de repaso30.1. Las fuerzas de igual magnitud y sentido opuesto que actúan sobre una espira con corriente en un campo magnético forman lo que se conoce como un par de fuerzas. Demuestre que el momento de torsión resultante sobre un par de fuerzas de ese tipo es el producto de una de las fuerzas por la distancia perpendicularR= Porque el par de fuerzas está creando un momento de torsión, como una palanca, y ya se sabe que la fórmula para calcular el trabajo generado en una palanca es: T=F*d cuando la fuerza ejercida es perpendicular al brazo de palanca (En caso de que el vector de la fuerza y el brazo de palanca no formen un ángulo recto, entonces se multiplica por T=F*d cos α).En el caso de la espira, el brazo de palanca es igual al largo del lado perpendicular a la corriente; mientras la fuerza es igual al producto de la intensidad de corriente, del campo magnético y de la carga: F=B*I*QSi sustituimos la primera fórmula T=B*I*q*d*cos α; y si observamos nos daremos cuenta que la multiplicación de q*d nos da como resultado el área de rectángulo formado por la espira entonces nos queda al final: T=BIA cos α.

30.2. ¿Por qué es necesario proporcionar un campo magnético radial a la bobina del galvanómetro?R= Para producir un momento de torsión sobre la bobina y hacerla girar.

30.3. Una bobina de alambre está suspendida de un hilo, de modo que el plano de las espiras coincida con el plano de la página. Si la bobina se coloca dentro de un campo magnético cuya dirección es de izquierda a derecha y si se hace circular por la bobina una corriente en el sentido de las manecillas del reloj, describa cuál será su movimiento.R= Si la corriente entra por el extremo izquierdo y sale por el extremo derecho la espira girará en sentido contrario a las manecillas del reloj.

30.4. ¿En qué se asemeja el funcionamiento de un galvanómetro al de un motor? ¿En qué se diferencian?R=Su composición es igual, tienen una bobina, un campo y una corriente, la única diferencia está en que el galvanómetro tiene un resorte que no le permite girar por completo.

30.5. ¿De qué forma influye el núcleo de la bobina de un galvanómetro en la sensibilidad del instrumento?R= Cuanto más grande sea el núcleo mayor rango tendrá, debido a que su resistencia aumenta y el aguja se moverá menos con mayor paso de corriente.

30.6. Explique en qué consiste el momento de torsión ejercido sobre un imán de barra suspendido en un campo magnético, sin referirse a los polos magnéticos. Comente, desde el punto de vista atómico, cómo el momento de torsión observado puede surgir por la misma causa que el momento de torsión en una espira por la que fluye corriente.R= El momento de torsión se genera al interactuar los campos magnéticos, el imán funciona como una espira, ya que ambos crean un campo magnético, lo que significa un flujo de electrones y que aplicando la regla de la mano derecha generara una fuerza perpendicular al campo y también a la corriente, que en el caso de un imán suspendido se traduce como giro.

30.7. Suponga que se desea incrementar en N veces los límites de la escala de un amperímetro. Demuestre que la resistencia en derivación que debe colocarse entre las terminales del amperímetro se calcula medianteDonde Ra es la resistencia del amperímetro.R=

30.8. Suponga que los límites de la escala de un voltímetro van a incrementarse N veces. Demuestre que la resistencia multiplicadora que habrá de conectarse en serie con el voltímetro se calcula medianteR=

30.9. Demuestre por medio de diagramas cómo deben conectarse un amperímetro un voltímetro en un circuito. Compare las resistencias de los aparatos.

Derecha: circuito de un voltímetro Izquierda: circuito de un amperímetro

30.10. Comente sobre el error que se produce cuando un amperímetro es insertado en un circuito eléctrico. ¿Cómo se reduce ese error?R= Un error común es el de conectar el amperímetro en paralelo, lo que resulta en que el amperaje se divida y de un amperaje completamente erróneo.

30.11. Comente acerca del error ocasionado por la inserción de un voltímetro en un circuito. ¿Cómo se reduce este error?R= En este caso el error sería colocarlo en serie, pues el voltaje se dividiría (como sucede con el amperímetro en paralelo) y arrojaría al galvanómetro una lectura errónea del voltaje.

30.12. Se conecta un voltímetro a una batería y se efectúa la lectura. Una caja de resistencias de precisión se incorpora entonces al circuito y se ajusta hasta que la lectura del voltímetro muestra la mitad del valor que la lectura anterior. Demuestre que la resistencia del voltímetro debe ser igual a la resistencia añadida. (Esto se conoce como el método de la desviación media para determinar la resistencia de un voltímetro.)R= Este método funciona con el principio de que la resistencia multiplicadora es igual a la suma de la resistencia total del instrumento menos la resistencia del galvanómetro.

30.13. Explique qué sucede cuando, por error, se conecta en serie un voltímetro en un circuito. ¿Qué ocurre cuando un amperímetro se conecta erróneamente en paralelo?R= La lectura falla, porque el voltímetro mide el voltaje, que es igual en paralelo, osea estando en paralelo el voltaje en ambos caminos de la corriente será el mismo y la lectura acertará, pero al ponerlos en serie el voltaje se divide y la lectura falla. Lo contrario pasa con el amperímetro, al leer el amperaje tiene que estar en serie para no modificar el amperaje en el circuito del instrumento, si se conecta en paralelo el amperaje se dividirá.

30.14. Escriba un resumen breve sobre los temas siguientes:a. galvanómetro balísticoFunciona con la corriente que pasa por la bobina y el campo magnético proporcionan el impulso angular que hace que el galvanómetro adquiera una velocidad angular inicial de rotación.b. óhmetroLos óhmetros son instrumentos que miden la resistencia de los circuitos y de los componentes eléctricos. La unidad de medida de la resistencia es el ohmio. Básicamente, la resistencia es un indicador de la dificultad presentada a una corriente eléctrica circulando en un circuito.c. dinamómetroInstrumento para medir fuerzas, basado en la capacidad de deformación de los cuerpos elásticos.d. voltímetroInstrumento conectado en paralelo a un circuito para medir el voltaje que pasa en él.

30.15. Trace una gráfica que muestre el momento de torsión en función del tiempo para un motor de cd de una sola espira.