7/24/2019 Taller Capacitancia, Corriente y Resistencia

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Taller

Capacitancia, Corriente y Resistencia

1. Un capacitor esfrico de 20 micro faradios est compuesto por dos esperas metlicas, unacon radio dos veces mayor que la otra. Si la regin entra las esferas es el vaco, determine evolumen de esta regin.

2. Un pequeo objeto con una masa m tiene una carga q y est suspendido por medio de un hiloentre las placas verticales de un capacitor de placas paralelas. La separacin entre las placases d. Si el hilo forma un ngulo con la vertical. Cul es la diferencia de potencial entre lasplacas?

3. Una capacitor esfrico lleno de aire se construye con un cascaron interior y uno exterior de 7 y14 cms de radio respectivamente.

a. Calcule la capacitancia del dispositivo.b. Calcule la diferencia de potencial entre las esferas para un carga de 4 micro-Culombios

en el capacitor.

4. Un capacitor lleno de aire est compuesto por dos placas paralelas, cada una tiene un rea de7.6 , separadas una distancia de 1.8mm. Si se aplica una diferencia de potencial de 20voltios a estas placas calcular:

a. El campo elctrico entre las placas.b. La densidad de carga superficial.c. La carga sobre cada placa.

5. Cuando se aplica una diferencia de potencial de 150 voltios entre las placas de un capacitor

de placas paralelas, las placas tienen una densidad de carga superficial 30 . Cul esla distancia entre las placas?

6. Un Capacitor est compuesto por esferas concntricas como se ilustra a continuacin:

Donde los radios de las esferas son: R, 2R, 3R, 4R, 5R y 6R respectivamente. Las esferas B yC estn conectadas mediante un alambre conductor al igual que las esferas D y E. Determinela capacitancia equivalente del sistema.

7. Un capacitor de placas paralelas rectangulares de longitud a y ancho b con cargas de +Q y Q, posee un dielctrico de igual ancho insertado parcialmente una distancia x entre las placascomo se muestra en la figura:

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Se pide:

a. Determinar la capacitancia del dispositivo en funcin de x.

b. Compruebe que la respuesta ofrece los resultados esperados para x = 0 y x = a.

8. En el siguiente circuito:

Se aplica una diferencia de potencial de tal forma que la diferencia de potencial medida por elvoltmetro ubicado entre d y b sea cero. Este balance ocurre cuando = 4, = 9 y = 12. Cul debe de ser la capacitancia del capacitor para que se de este balance?

9. Un capacitor de placas paralelas de rea a y separacin entre placas d, tiene la regin entrelas placas llena con dos dielctricos como se ilustra a continuacin:

Determinar:a. La capacitancia del dispositivo.b. Muestre que cuando = = , el resultado es igual al de un capacitor con un solo

dielctrico.

10.Una placa conductora de espesor d y rea A se inserta en medio de las placas de uncapacitor de placas paralelas de rea A y espaciamiento s, como se muestra en la figura:

La placa conductora no necesariamente se ubica en la mitad de la separacin de las placasdel capacitor. Se pide determinar la capacitancia del sistema.

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11.En una hidroelctrica, una turbina entrega 1500 hp (hp: horse power, caballo de fuerza) a ungenerador el que a su vez convierte el 80% de energa mecnica en energa elctrica. Enestas condiciones Qu corriente entrega el generador a una diferencia de potencial de 2000Voltios?

12.Las bateras se especifican en trminos de amperios hora (A/h). Por ejemplo, una bateraque puede producir una corriente de 2 Amperios durante 3 horas se especifica como unabatera de 6 Amperioshora. Segn lo planteado se pide:

a. Determinar la energa total en Kw/h, almacenados en una batera de 12 Voltios y 55A/h.

b. Que costo en pesos tiene la energa almacenada en la batera si el Kw/h cuestaaproximadamente 365 pesos.

13.Un cuarto que tiene el techo a una altura de 2.45 mts requiere aproximadamente 10w depotencia elctrica por metro cuadrado a un costo 365 pesos el Kw/h. Cunto cotara por dausar electricidad para calentar un cuarto que tiene un rea de 3 x 4.5 mts?

14.Un tostador elctrico opera en una lnea de 110 V. Si toma 6 A, halle la resistencia delelemento calefactor y la energa consumida durante un lapso de 30 s, durante el cual est en

operacin. Si el kilowatt-hora cuesta 365 pesos Cunto cuesta tostar una rebanada de pan?

15.Una persona con una resistencia corporal de 10 k entre sus manos sujeta accidentalmentelos bornes de una fuente de energa de 14 kV.

a. Si la resistencia interna de la fuente es de 2 k, cul es la corriente a travs de lapersona?

b. Cunta energa elctrica se disipa en el cuerpo de la persona?c. Si se va a eliminar el peligro de la fuente de energa aumentando su resistencia interna,

cul debe ser la resistencia interna para que la corriente mxima en la situacin quese ha descrito sea como mximo de 1 mA o menos?

16.En el circuito elctrico mostrado a continuacin:

Determinar:a. Cul es la corriente elctrica inicial suministrada por la fuente inmediatamente

despus de cerrado el interruptor?b. Cul es la intensidad de corriente despus de un largo tiempo del cierre del interruptorS?

c. Si el interruptor ha estado cerrado durante un tiempo largo y luego se abre, determinela corriente en funcin del tiempo que pasa a travs del resistor de 600 k.

17.Un resistor de 4M y un capacitor de 3 mFse conectan en serie a una fuente de voltaje de12V y se dejan as largo tiempo.

a. Determine la constante de tiempo del circuito.b. Exprese la corriente en el circuito y la carga en el capacitor como funciones del tiempo.

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18.Un capacitor de 10F se carga con una batera de 10V a travs de una resistencia R. Elcapacitor alcanza una diferencia de potencial de 4V en 3 segundos, a partir del inicio de lacarga. Encuentre el valor de la resistencia.

19.Cuando dos resistores desconocidos se conectan en serie con una batera se entrega unapotencia total = 225 a la combinacin con una corriente total I = 5A. Para la mismacorriente total se entrega una potencia total = 50cuando los resistores se conectan en

paralelo. Determine los valores de los dos resistores.

20.Los valores de los componentes de un circuito RC en serie que contiene un interruptor son: = 1, = 1y = 10. En t = 0, se cierra el interruptor luego de pasados 10 segundosse pide calcular:

a. La carga en el capacitor.b. La corriente en el resistor.