PRACTICA N 2CAPACITORES Y DIELCTRICOS,
1.- El capacitor de la fig. Tiene una capacitancia de 26.0 e
inicialmente es descargado. La batera suministra 125 V. Despus de
haber cerrado el interruptor s durante un periodo largo. Cunta
carga habr pasado por la batera B?
2.- Dos lminas de hoja de aluminio tienen una separacin de 1.20
mm, una capacitancia de 9.70pF, y estn cargadas a 13.0 V. a)
Calcule el rea de la placab) La separacin disminuye ahora en 0.10mm
mantenindose la carga constante. Determine la nueva capacitancia.c)
En cunto cambia la diferencia potencial? Investigue y explique como
podra construirse un micrfono utilizando este principio.
3.- En la fig. Siguiente, halle la capacitancia equivalente de
la combinacin. Suponga que: C1=10.3, C2=4.80 y C3=3.90
4.- En la fig. Siguiente se muestra un capacitor variable de
aire del tipo empleado para sintonizar aparatos de radio. Estn
conectadas entre s placas alternadas, un grupo fijo posicin y en el
otro con posibilidad de rotacin. Considere un grupo de n placas de
polaridad alterna, cada una de ellas con un rea A y separadas de
placas contiguas por una distancia d. Determine que este capacitor
tiene una capacitancia mxima de C
5.- Halle la capacitancia equivalente entre los puntos x-y en la
fig. Suponga que C2=10F y que los otros capacitores son todos de
4.0F. (Sugerencia: Aplique una diferencia de potencial V entre x-y,
y escriba todas las relaciones que contengan a la cargas y las
diferencias de potencial en cada uno de los capacitores).
6.- Un capacitor cilndrico tiene radios R1 y R2 como en la fig.
Demuestre que la mitad de la energa potencial elctrica almacenada
se encuentra dentro de un cilindro cuyo radio es r=
7.- Una lmina de cobre de espesor b se coloca dentro de un
capacitor de placas paralelas como se muestra en la Fig.:(a) Cul es
la capacitancia despus de haber colocado la lmina? (b) Si se
mantiene una carga q en las placas, halle la razn entre la energa
almacenada antes de insertar la lmina y despus, (c)Cunto trabajo se
realiza sobre la lmina cuando se inserta? (d) Se tira de la lmina o
tiene sta que ser empujada?
8.- Un cascarn esfrico conductor tiene radio interior a y
exterior c. El espacio entre las dos superficies se llena con un
dielctrico para el cual la constante dielctrica es k1 entre a y b,
y k2 entre b y c. Determine la capacitancia de este sistema. Ver
Fig. 5.7
9.- Un capacitor de placas paralelas est lleno con dos
dielctricos como se muestra en la Fig. Demuestre que la
capacitancia est dado por: C. Compruebe esta frmula para todos los
casos limitantes que pueda imaginarse. (Sugerencia: Puede
justificar el ver este arreglo como si se tratara de dos
capacitores en paralelo?)
10.- Un capacitor de placas paralelas est lleno con dos
dielctricos como en la Fig. 5.9. Demuestre que la capacitancia est
dada por: C
11.- Cul es la capacitancia del capacitor de la Figura?
12.- A small object with a mass of 350 mg carries a charge of
30.0 nC and is suspended by a thread between the vertical plates of
a parallel-plate capacitor. The plates are separated by 4.00 cm. If
the thread makes an angle of 15.0 with the vertical, what is the
potential difference between the plates? Un pequeo objeto con una
masa de 350 mg lleva una carga de 30.0 nC y se suspende de un hilo
entre las placas verticales de un condensador de placas paralelas.
Las placas estn separadas por 4,00 cm. Si el hilo forma un ngulo de
15,0 con la vertical, cul es la diferencia de potencial entre las
placas?
13.- Two capacitors C1 = 5 F and C2 = 12.0 F are connected in
parallel, and the resulting combination is connected to a 9.00-V
battery. (a) What is the value of the equivalent capacitance of the
combination? What are (b) The potential difference across each
capacitor and (c) The charge stored on each capacitor? Dos
condensadores C1 = 5 F y C2 = 12.0 F estn conectados en paralelo, y
la combinacin resultante se conecta a una batera de 9,00-V. (a) Cul
es el valor de la capacitancia equivalente de la combinacin? Cules
son (b) La diferencia de potencial a travs de cada condensador y
(c) la carga almacenada en cada condensador?
14.- The two capacitors of Problem 13 are now connected in
series and to a 9.00-V battery. Find (a) The value of the
equivalent capacitance of the combination, (b) The voltage across
each capacitor, and (c) The charge on each capacitor. Los dos
condensadores de problema 13 estn conectados en serie y con una
batera de 9.00-V. encontrar (a) El valor de la capacitancia
equivalente de la combinacin, (b) El voltaje a travs de cada
condensador, y (c) La carga de cada condensador.
15.- Consider the circuit shown in Figure, where C1 = 6.0 F; C2
= 3.0 F and _V = 20.0V. Capacitor C1 is first charged by the
closing of switch S1. Switch S1 is then opened, and the charged
capacitor is connected to the un-charged capacitor by the closing
of S2. Calculate the initial charge acquired by C1 and the final
charge on each. Considere el circuito de la figura, donde C1 = 6.0
F; C2 = 3.0 F y V = 20.0V. El condensador C1 se carga primero por
el cierre del interruptor S1. Interruptor S1 se abre entonces y el
condensador cargado se conecta al condensador de un-cargado por el
cierre de S2. Calcular la carga inicial adquirida por C1 y la carga
final en cada uno.
16.- Plate a of a parallel-plate, air-filled capacitor is
connected to a spring having force constant k, and plate b is
fixed. They rest on a table top as shown (top view) in Figure. If a
charge Q is placed on plate a and a charge Q is placed on plate b,
by how much does the spring expand? Placa A de una placa paralela,
condensador lleno de aire est conectado a un resorte que tiene
fuerza constante k, y la placa B es fija. Ellos descansan sobre una
mesa, como se muestra (vista desde arriba) en la figura. Si una
carga Q se coloca en el plato una y una carga Q se coloca en la
placa b, por lo mucho que se expande la primavera?
17.- A parallel-plate capacitor in air has a plate separation of
1.50 cm and a plate area of 25.0 cm2. The plates are charged to a
potential difference of 250 V and disconnected from the source. The
capacitor is then immersed in distilled water. Determine (a) The
charge on the plates before and after immersion, (b) The
capacitance and voltage after immersion, and (c) The change in
energy of the capacitor. Neglect the conductance of the liquid. Un
condensador de placas paralelas en el aire tiene una separacin de
las placas de 1,50 cm y un rea de placa de 25,0 cm2. Las placas se
cargan a una diferencia de potencial de 250 V y desconectados de la
fuente. El condensador se sumerge luego en agua destilada.
determinar (a) la carga en las placas antes y despus de la
inmersin, (b) la capacidad y la tensin despus de la inmersin, y (c)
el cambio en la energa del condensador. Despreciar la conductancia
del lquido.
18.- A conducting spherical shell has inner radius a and outer
radius c. The space between these two surfaces is filled with a
dielectric for which the dielectric constant is k1 between a and b,
and k2 between b and c (Figure). Determine the capacitance of this
system. Una cscara esfrica realizacin tiene radio interior ay radio
exterior c. El espacio entre estas dos superficies se llena con un
dielctrico para la que la constante dielctrica es K1 entre A y B, y
K2 entre B y C (Figura). Determinar la capacidad de este
sistema.
19.- A parallel-plate capacitor is constructed using three
dielectric materials, as shown in Figure. You may assume that
>>d. (a) Find an expression for the capacitance of the device
in terms of the plate area A and d, k1, k2, and k3. (b) Calculate
the capacitance using the values A = 1.0 cm2, d = 2.0 mm, k1 =
4:90; k2 = 5.60, and k3 = 2.10. Un condensador de placas paralelas
se construye usando tres materiales dielctricos, como se muestra en
la Figura. Usted puede asumir que >> d. (a) Encuentre una
expresin para la capacitancia del dispositivo en funcin del rea de
la placa A y D, k1, k2, k3 y. (b) Calcular la capacidad utilizando
los valores A = 1,0 cm2, d = 2,0 mm, k1 = 4:90; k2 = 5,60, y k3 =
2,10.
20.- Calculate the equivalent capacitance between the points a
and b in Figure. Note that this is not a simple series or parallel
combination. (Hint: Assume a potential difference V between points
a and b. Write expressions for Vab in terms of the charges and
capacitances for the various possible pathways from a to b, and
require conservation of charge for those capacitor plates that are
connected to each other.) Calcular la capacitancia equivalente
entre los puntos A y B en la Figura. Tenga en cuenta que esto no es
una serie sencilla o combinacin en paralelo. (Sugerencia: Suponga
que un potencial? V diferencia entre los puntos ayb Escribe
expresiones para Vab en trminos de los cargos y las capacidades de
las diversas vas posibles de A a B, y requieren de conservacin de
la carga para esas placas del condensador que estn conectados a.
uno al otro.)
21.- The rod in Figure (not drawn to scale) is made of two
materials. Both have a square cross section of 3.00 mm on a side.
The first material has a resistivity of 4.00x10-3 .m and is 25.0 cm
long, while the second material has a resistivity of 6.00x10-3 .m
and is 40.0 cm long. What is the resistance between the ends of the
rod? La barra en la figura (no est dibujado a escala) est hecho de
dos materiales. Ambos tienen una seccin cuadrada de 3,00 mm de
lado. El primer material tiene una resistividad de 4.00x10-3 .m y
es 25,0 cm de largo, mientras que el segundo material tiene una
resistividad de 6.00x10-3 .m y es 40,0 cm de largo. Cul es la
resistencia entre los extremos de la varilla?
22.- A coil of Nichrome wire is 25.0 m long. The wire has a
diameter of 0.400 mm and is at 20.0C. If it carries a current of
0.500 A, what are (a) The magnitude of the electric field in the
wire and (b) The power delivered to it? (c) If the temperature is
increased to 340C and the potential difference across the wire
remains constant, what is the power delivered? Una bobina de
alambre del nicrom es 25,0 m de largo. El alambre tiene un dimetro
de 0,400 mm y es en 20,0 C. Si lleva una corriente de 0,500 A,
cules son (a) La magnitud del campo elctrico en el cable y (b) la
potencia suministrada a la misma? (c) Si se aumenta la temperatura
a 340 C y la diferencia de potencial a travs del cable permanece
constante, lo que se entrega la potencia?
23.- What is the required resistance of an immersion heater that
increases the temperature of 1.50 kg of water from 10.0C to 50.0C
in 10.0 min while operating at 110 V? Cul es la resistencia
requerida de un calentador de inmersin que aumenta la temperatura
de 1,50 kg de agua de 10,0 C a 50,0 C en 10,0 min mientras que
funciona a 110 V?
24.- The resistance of a platinum wire is to be calibrated for
low-temperature measurements. A platinum wire with a resistance of
1.00 at 20.0C is immersed in liquid nitrogen at 77 K (-196C). If
the temperature response of the platinum wire is linear, what is
the expected resistance of the platinum wire at 196C? (platinum
=3.92x10-3/C) La resistencia de un alambre de platino es para ser
calibrado para mediciones de baja temperatura. Un alambre de
platino con una resistencia de 1,00 a 20,0 C se sumerge en nitrgeno
lquido a 77 K (-196 C). Si la respuesta de la temperatura del
alambre de platino es lineal, lo que es la resistencia esperada del
alambre de platino a 196 C? (platino = 3.92x10-3 / C)
25.- The temperature of a tungsten sample is raised while a
copper sample is maintained at 20C. At what temperature will the
resistivity of the tungsten sample be four times that of the copper
sample? La temperatura de una muestra de tungsteno se eleva
mientras que una muestra de cobre se mantiene a 20 C. A qu
temperatura ser la resistividad de la muestra de tungsteno es
cuatro veces mayor que la de la muestra de cobre?