CAPÍTULO 2. Componentes básicos y circuitos eléctricos.

CAPÍTULO 2. Componentes básicos y circuitos eléctricos.

2.2. Unidades y escalas.

Práctica 2.1. (6aE). Un láser de fluoruro de kriptón emite luz con una longitud de onda de 248 nm, que es lo mismo que a) 0,0248 mm; b) 2.48 m; c) 0,0248 m; 24 800 angstrom.

Respuesta.

Por lo que la solución es,

Práctica 2.2. (6aE). En cierto circuito integrado digital, una compuerta lógica conmuta del estado “activado” al “desactivado” en 1 ns, lo cual corresponde : a) 0,1 ps; b) 10 ps; c) 100 ps; d) 1 000 ps.

Respuesta.

Por lo que,

Ejercicio 1. (6aE). Convierta lo siguiente a la notación de ingeniería: a) 1,2 x 10-5 s ; b) 750 mJ ; c) 1 130; d) 3 500 000 000 bits; e) 0,0065 m; f) 13 560 000 Hz; g) 0,039 nA; h) 49900 ; i) 1,173 x 10-5 A.

Respuestas.

a) 1,2 x 10-5 s = 12 x 10-6 s (= 12 s); b) 750 mJ = 750 x 10-3 J; c) 1 130  = 1,130 x 103  (= 1,130 k); d) 3 500 000 000 bits = 3,50 x 109 bits (= 3,50 Gbits); e) 0,0065 m = 6,5 x 10 –9 m (= 6,5 nm); f) 13 560 000 Hz = 13,56 x 106 Hz (= 13,56 MHz); g) 0,039 nA = 39 x 10-12 A (=39 pA); h) 49 000  = 49 x 103  (= 49 k); i) 1,173 x 10-5 A = 11,73 x 10-12 A (= 11,73 pA).

Ejercicio 2. (6aE). Convierta lo siguiente a notación de ingeniería: a) 1 000 000 W; b) 12,35 mm; c) 47 000 W; d) 0,00546 A; e) 0,033 mJ; f) 5,33 x 10-6 mW: g) 0,000 000 001 s; h) 5 555 kW; i) 32 000 000 000 pm.

Respuestas.

a) 1 000 000 W = 1 x 106 W (= 1 MW); b) 12,35 mm = 12,35 x 10-3 m; c) 47 000 W = 47 x 103 W (=47 kW); d) 0,00546 A = 5,46 X 10-3 A (= 5,46 mA); e) 0,033 mJ = 33 x 10-6 J (= 33 J); f) 5,33 x 10-6 mW = 5,33 x 10-9 W (=5,33 nW); g) 0,000 000 001 s = 1 x 10-9 s (= 1 ns); h) 5 555 kW = 5,555 x 106 W (= 5,555 MW; i) 32 000 000 000 pm = 32 x 10-3 m (= 32 mm).

Ejercicio 3. (6aE). Un brioso y pequeño carro eléctrico está equipado con un motor de 175 hp.

a) ¿Cuántos kW se requieren para hacer funcionar el motor si suponemos una eficiencia de 100 % en la conversión de potencia eléctrica en potencia mecánica?

b) ¿Cuánta energía (en J) se consume si el motor opera de manera continua durante 3 horas?

c) Si una batería de plomo-ácido tiene una capacidad de almacenamiento de 430 kilowatt-hora, ¿Cuántas baterías se necesitan?

Respuestas.

a)

Convirtiendo la potencia de hp a kW tenemos,

b) La energía es igual a,

Además tenemos que,

1 Wh = 3,60 x 103 J ;

De donde la energía en joules es,

c)

De lo anterior podemos llegar a la conclusión que sólo necesitamos una batería.

Ejercicio 4. (6aE). Un bisturí láser de KrF genera pulsos láser de 400 mJ de 20 ns de duración.

a)¿Cuál es la potencia instantánea pico del láser?

b) Si sólo pueden generarse 20 pulsos por segundo, ¿cuál es la salida de potencia promedio del láser?

Respuestas.

a) La potencia es igual a,

b) La potencia promedio es,

Ejercicio 5. (6aE). Un láser amplificado de titanio/zafiro genera pulsos láser de 1 mJ de 75 fs de duración.

a) ¿Cuál es la potencia instantánea pico del láser?

b) Si sólo pueden generarse 100 pulsos por segundo, ¿cuál es la salida de potencia promedio del láser.

Respuestas.

a) La potencia instantánea pico del láser es,

b) La potencia promedio del láser es,

Ejercicio 6. (6aE). (Igual a Problema 2, 5aE). La potencia suministrada por cierta batería es constante e igual a 6 W durante los primeros 5 minutos, cero en los siguientes 2 minutos, un valor que aumenta linealmente desde cero hasta 10 W durante los siguientes 10 minutos, y una potencia que disminuye linealmente de 10 W a cero en los siguientes 7 minutos. a) ¿Cuál es la energía total en joules consumida durante este intervalo de 24 minutos? b) ¿Cuál es la potencia promedio en Btu/h durante este tiempo?

Respuestas.

a) La energía consumida en el intervalo de 24 minutos es,

b) La potencia promedio en Btu es,

Ejercicio 1-1 (5aE). a) Calcule el área total de un paralelepípedo cuyas dimensiones son 0,6 mm x 200 m x 105 nm. b) La carne de una hamburguesa contiene 562 kcal ¿Cuántas Btu se obtendrían si toda la energía se convirtiera en calor? c) ¿Qué aceleración, en ft/s2, imprime una fuerza de 1,5 N a una masa de 0,5 kg.

Respuestas.

Problema 1. (5aE). Un famoso reportero, ligeramente tímido, tiene una masa de 170 lbm, puede brincar un edificio

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