PROYECTO INTEGRADOR.
ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
EN LA VIDA DIARIA.
Facilitador: José Luis Sánchez Estrada.
YERIQUENDY GUERRERO GRANADOS.
M12C4G16-084 Equipo 2
A partir del siguiente caso, responde los planteamientos:
En la casa de Rosalía se encuentran funcionando una bomba de agua, 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 ).
Bomba de agua.
2 x 60 w =120 w
1 x 100 w =100 w
V =120 v
P=(120 v )5 A=600 w
I =5 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.
45 minutos=
1 Hr
=0.75 H
60 mits
Transformados −8000 μc=−8000 x 10−6
Bomba +500 μc=500 x 10−6
9
8
7
6
5
4
3
2
1
-6
-5
-4
-3
-2
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
√ r2
r2= 82+62
B
B
‫ݎ‬ଶ
T
1
6
8
2
3
4
5
6
√82+62
r =√64 +36=√100
r =10
1. ¿Qué potencia eléctrica desarrolla la bomba de agua de acuerdo con las
características señaladas?
P=VI
Anota tu resultado anterior en kilowatts ( kW ).
1.1.
600
=0.6 Pkw
1000
2. ¿Cuánta energía gastaron los aparatos antes de la descarga atmosférica, es
decir, al estar encendidos 45 minutos?
Potencia total. (J)
P=Et
E=Pt
E=Pt =(0.6 Kw )(0.75 Hr )=0.45 Kwh
2.1.
Primero calcula la energía gastada por la bomba en Joules ( J ).
Convertir Kwh en J
1 Kwh=3,600,000 J
J=
1 Kwh
=3.6 x 10−6
360000
E=(0.45 Kwh) ¿
2.2 Ahora, indica el gasto de energía de los focos ahorradores en J.
(2) (60 w )=120 w Convertir a Kw
1 kw
120 w
=0.12 Kw
1000
E=Pt=(0.12 Kw)¿
3.6
E=(0.09 Kwh )
=0.324 J
1 Kwh
( )
2.3.
Posteriormente, resuelve cuál es la energía gastada para el foco
incandescente en J.
Foco incandescente = 100w
(100 w )
1 Kw
=0.1 Kw
1000
E=Pt =(0.1 Kw ) (0.75 hr )=0.075
3.6 x 10−6
E=( 0.075 Kwh)
(
1 Kwh
)=0.27 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.
Bomba ¿ 1.62
Focos ¿ 0.324
Foco Incandescente ¿ 0.27
B=1.62+ F=0.324 + FI =0.27=2214 J
E=2.214 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
1 Kw−hora ( Kw−hr ) esde $ 0.956
Bomba E=Pt= ( 0.6 Kw )(0.75 hr )=0.45 Kwh
Costo del consumo en 45 minutos
0.956
( 1 Kwh )=$ 0.4302
(0.45 Kwh)
2 focos ahorradores 1 Kw−hr ( Kw−hr ) es de$ 0.956
E=Pt=(0.12 Kw ) (0.75 hrs )=0.09 Kwh
Costo del consumo en 45 minutos.
$ 0.956
( 1 Kwh ) =$ 0.08604
(0.09 Kwh)
Foco incandescente ¿ 1 Kw −hr ( Kw . hr ) es de $ 0.956
E=Pt = ( 0.1 Kw ) ( 0.75 hr )=0.075 Kwh
Costo del consumo en 45 minutos.
$ 0.956
( 1 Kwh ) =$ 0.0717
(0.075 Kwh)
3. 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.
8 metros al Norte y 6 metros al Este
N
9
8
7
6
5
4
3
2
1
q=Carga
q Transf ormador -8000 ‫ݎ ˆ଺ିͲͳ ݔ‬
√ r2
r2= 82+62
q Bomba 500 x ͳͲି଺ˆ ‫ݎ‬
r=10m
E
1
2
3
4
5
6
7
8
√82+62
r =√64 +36=√100
r =10 m
q1q2
r2
Ftb =K
−9
(
N m2
9 X 10
C2
)
¿
Ftb=−36000000
4. ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico generado por el transformador en
el punto donde se sitúa la bomba de agua?
5.
E=
−36000000 x 10−3
E=45
−8000 x 10
−6
N =45
6. ¿Cuál fue la intensidad de corriente eléctrica del relámpago, si duró 0.0016
segundos?
I=
Q
T
I=
Q
−8000 x 10−6 C
=
=−5000000
T 0.0016 segundos
I =−5000000 A
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?
V 120 V
R= = 5 A =24 Ω
I
R=24 Ω
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.
Ahorro
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
390
420
450
480
510
540
570
600
630
660
690
720
750
780
810
840
870
900
1000
Ahorro de Rosalia
Y
900
800
700
600
Ahorro
0 Dias
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
$30.00
500
400
300
200
100
0
0
5
10
15
Dias
20
8.2 Con base en el plano cartesiano:
8.2.1 ¿Cuánto habrá ahorrado Rosalía hasta el día 7?
$210.00 pesos
8.2.2 ¿Cuál fue el total de su ahorro durante los 15 días?
$450.00 pesos
8.2.3 ¿En qué día pudo haber cubierto el total de los gastos?
En el día 13
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?
25
30
x
35
La aproximación matemática de Maxwell aún es considerada entre los físicos como la
apropiada a la hora de describir los fenómenos electromagnéticos y su desarrollo usando
cálculo vectorial sigue siendo estudiado en profundidad por los estudiantes de ciencias
físicas e ingeniería.
El trabajo de Maxwell contenía una idea completamente nueva de consecuencias
importantísimas:
Un campo eléctrico que cambia con el tiempo está acompañado siempre por un campo
magnético.
No solo las corrientes estacionarias que pasan a través de conductores producen campos
magnéticos alrededor de los conductores, sino que los campos eléctricos en los aislantes,
como el vidrio, el aire o el vacío, también producen campos magnéticos.
Una cosa es aceptar la existencia de esta conexión fundamental entre campos eléctricos
y magnéticos y otra, más interesante, comprender su necesidad física. De esto
hablaremos en la segunda parte.
9.2 Menciona en 5 renglones ¿Cuál ley electromagnética utilizas más en tu
vida diaria? ¿por qué?
La ley electromagnética que se utiliza con mayor frecuencia en la vida diaria es la ley
de Ampere, ya que esta ley relaciona un campo magnético estático con un valor de
corriente eléctrica que es igualmente estático y esto se relaciona con los
transformadores de energía que constantemente se utilizan para transformar la
corriente que se obtiene inicialmente, a otra que pueda ser utilizada por el equipo.