Respuestas
Pregunta 1. Datos:
capacidad: 8x10^-11 F
tensión: 120 v
a.¿ Cual es la carga de cada armadura?
La capacidad eléctrica, es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica.
c = q/v
Donde;
q: carga eléctrica
v: diferencia de potencial
Despejamos la carga eléctrica de la capacidad;
q = c.v
q = (8x10^-11 F ).(120v)
q = 9,6x10^-9 C
b. ¿Cual sera su energía almacenada?
La energía almacenada en un condensador, medida en julios, es igual al trabajo realizado para cargarlo.
Walmacenada = 1/2 C.V ² = 1/2 Q²/C
siendo;
c: capacidad
q: carga eléctrica
v: diferencia de potencia
Walmacenada = 1/2 (8x10^-11 F ).(120 v)²
Walmacenada = 5,76x10^-7 J
Pregunta 2. Datos:
diferencia de potencial: 2x10^3 v
capacidad: 6x10^-11 F
a. ¿Cual es la energía almacenada?
Walmacenada = 1/2 C.V ² = 1/2 Q²/C
Walmacenada = 1/2 (6x10^-11 F).(2x10^3 v)²
Walmacenada = 1,2x10^--4 J
b. ¿Cual sera su energía almacenada?
Si las placas tienen una carga de 3x10^-8 C.
Walmacenada = 1/2 Q²/C
Walmacenada = 1/2 (3x10^-8 C)²/(6x10^-11 F )
Walmacenada = 7,5x10^-6 J
Pregunta 3. Datos:
separación entre las placas: 5x10^-1 mm
área de las placas: 4x10^2 cm²
a. ¿Cual es la capacidad del dispositivo?
La capacidad también se define como:
C = ε. A/d
siendo;
ε: permeabilidad del aire
A: área entre las placas en metros cuadrados
d: distancia entre las placas en metros cuadrados.
El valor de ε = 8,85x10^-12 C²
llevemos las unidades de mm y cm² a m y m².
d = 5x10^-1 mm *(1x10^-3 m/ 1 mm)
d = 5x10^-4 m
A = 4x10^2 cm² * (0.04 m²/ 5x10^-4 cm²)
A = 0.04 m²
C =ε. A/d
C = (8,85x10^-12 ).(0.04 m²/5x10^-4 m)
C = 7,08x10^-10 F ó 7,08x10^-4 μF
b. ¿Cual sera la carga del capacitor si se conecta a una fuente de tensión de 9 voltios?
q = C.V
q = (7,08x10^-10 F).(9 v)
q = 6,37x10^-9 C
c. ¿Cual sera su capacidad ?
Si se introduce como dieléctrico entre las placas acetona de constante
k = 27.
C = k.ε. A/d
C = (27).(8,85x10^-12 ).(0.04 m²/5x10^-4 m)
C = 1,9x10^-8 F ó 1,9x10^-2 μF
d. ¿Cual es la energía del capacitor?
Wcapacitor = 1/2 Q²/C
Wcapacitor = 1/2 (6,37x10^-9 C)²/(7,08x10^-10 F)
Wcapacitor = 2,87x10^-8 J
e. ¿Cual es la energía almacenada?
Walmacenada = 1/2 C.V ²
Walmacenada = 1/2 (1,9x10^-8 F).(9)²
Walmacenada = 7,7x10^-7 J
Pregunta 4. Datos:
distancia entre placas: 5x10^-3 m
área de una placa: 1x10^2 cm²
tensión: 1x10^2 v
constante del dieléctrico de la madera: k = 4,5
a. ¿Cual es la capacidad del capacitor?
C = k.ε. A/d
C = (4,5).(8,85x10^-12 ).(0.01 m²/5x10^-3)
C = 7,96x10^-13 F ó 79,6 pF
b. ¿Que carga adquieren las armaduras?
q = C.V
q = (79,6x10^-12 F).(1x10^2 v)
q = 7,96x10^-9 C ó 7,96x10^-3 μC
c. ¿Cual es la energía almacenada?
Walmacenada = 1/2 C.V ²
Walmacenada = 1/2 (79,6x10^-12 F).(1x10^2 v)²
Walmacenada = 3,98x10^-7 J
d. ¿Cual es el campo eléctrico?
El campo eléctrico en un capacitor de placas paralelas, con capacitancia c es:
E = V/d = Q /C.d
Sustituyo;
E = 1x10^2 v/5x10^-3
E = 2x10^4 v/m
Pregunta 5. Datos:
3 capacitores en serie: 3 pF
tensión: 1x10^3 v
a.¿Cual es la capacidad equivalente del sistema?
La capacidad equivalente, se calcula sumando las inversas de cada una de las capacidades y calculando la inversa del resultado.
1/Ct = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
C1 = C2 = C2 = 3 pF
1/Ct = 3/3 pF
Ct = 1 pF
b. ¿Cual es la carga total?
La carga de cada uno de los capacitores de una rama en serie es igual a la de los demás.
qt = q1 = q2 = q3
q = C.V
q = (1x10^-12)(1x10^3)
q = 1x10^-9 C ó 1x10^-3 μC
c. ¿Cual es la energía almacenada en el sistema?
Walmacenada = 1/2 C.V ²
Walmacenada = 1/2 (1x10^-12 F).(1x10^3 v)²
Walmacenada = 5x10^-4 J
d. ¿Cual es la diferencia de potencial en los bornes cada capacitor?
Vt = V1 + V2 + V3
V = q/C
Vt = q/c V
V = Vt . C/q
V = (1x10^3 v).(1x10^-12 F/1x10^-9 C)
V = 333,33 v