Question

5. La fuente de poder de un láser de nitrógeno tiene un capacitor de 0.080 µF con un voltaje máximo
de 25 kV. a) Estime cuánta energía podría almacenarse en este capacitor. b) Si el 15 % de esta energía
eléctrica almacenada se convierte en energía luminosa de un pulsa de luz que dura 4.0 µs, ¿cuál es la
potencia del pulsa láser?

Answer 1

El capacitor estaba almacenando 25J de energía y la potencia del láser que alimenta es de 937,5kW.

Explicación:

a) La energía almacenada en el capacitor se puede determinar de esta forma:

$U=\int\limits^Q_0 {V} \, dQ =\int\limits^Q_0 {\frac{Q}{C}} \, dQ \\\\U=\frac{1}{2}\frac{Q^2}{C}=\frac{1}{2}\frac{(CV)^2}{C}\\\\U=\frac{1}{2}CV^2=\frac{1}{2}.8\times 10^{-8}F.(2,5\times 10^{4}V)^2\\\\U=25J$

b) Ahora tenemos que de esa energía almacenada el 15% alimenta al láser de nitrógeno convirtiéndose en energía lumínica. Podemos hallar así la potencia que emitió el láser en los 4 microsegundos que duró el pulso aplicando la definición de potencia como energía por unidad de tiempo:

$P=\frac{0,15U}{t}=\frac{0,15.25J}{4\times 10^{-6}s}\\\\P=937500W$