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7/24/2019 05 Capacitancia
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CAPACITANCIA
1. Suponga que usted tiene una
barra de caucho y la frota sobre
un trozo de tela como se indica
en la figura. Luego de ser frotados
se separan una determinada
distancia.
a)
Indique qu tipo de trabajo:
positivo, negativo o cero se ha
realizado sobre el sistema (barra
+ tela) para provocar la
separacin de cargas.
b)
Si usted ahora duplica la distancia
de separacin entre la barra
cargada y la tela. Indique si la energa potencial elctrica del sistema (barra + tela) se:
incrementa, disminuye, o se mantiene invariable.
2. La figura de abajo muestra el proceso de carga de un capacitor desde una batera.
a)
Suponga que desconectamos los alambres los alambres de las placas despus de que el
capacitor se ha cargado, como se indica en la figura (c). Cmo se comparan la diferencia
de potencial entre las placas antes y despus de ser desconectadas de la batera?
b) Si nosotros reemplazamos la batera de la figura por otra que mantiene una diferencia
de potencial mayor entre sus terminales, es mayor, menor o igual la magnitud de la
carga sobre las placas que con la primera batera?
Antes de frotar
Despus de
frotar
(c) Capacitor No conectado a la
batera diferencia de potencial
cero entre las placas
(b) Capacitor cargndose, los
electrones fluyen en el
alambre en direccin de
mayor potencial
(a) Capacitor completamente
cargado, el potencial de cada
placa es idntico al potencial de
cada terminal.
La batera mantiene la diferencia
de potencial entre los terminales
La reaccin qumica en la
batera suministra la carga a los
terminales, manteniendo fija la
diferencia de potencial.
La diferencia de potencial entre
los se mantiene la misma.
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3.
Suponga que un capacitor, cuya distancia entre sus placas
es d, se conecta a una batera de diferencia de potencial
Vbatera como se indica en la figura.
a)
Indique qu pasa con: el campo elctrico (E), la carga (q), la
diferencia de potencial (V) y la energa del capacitor (U) si
la distancia entre sus placas se duplicara, 2d.
b) Las placas del capacitor se encuentran separadas una
distancia 2dy conectadas a la batera. Suponga ahora que
el capacitor se desconectade la batera. Indique qu pasa
con: el campo elctrico (E), la carga (q), la diferencia de
potencial (V) y la energa del capacitor (U) si la distancia
entre sus placas disminuye a su separacin original d.
4. Suponga que el capacitor de la figura es cargado y
luego desconectado de una batera. Seguidamente
una placa metlica se inserta entre sus placas como se
indica a la derecha.
a) A medida que la placa conductora es insertada en el
capacitor, qu ocurre con el valor de la carga del
capacitor?
b) Cunta carga se acumula sobre cada lado de la placa
metlica, una vez que ha sido insertada.
c) cul es la diferencia de potencial a travs de la placa
metlica.
d) A medida que la placa es insertada, qu ocurre con la diferencia de potencial entre las
placas del capacitor?
e) El grfico de abajo (a) representa el potencial entre las placas del capacitor como una
funcin de la posicin dentro del capacitor V = V(x), cuando hay vaco entre sus placas.
En el plano de la derecha (b), grafique V = V(x) cuando la placa metlica se encuentra
entre las placas del capacitor.
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5.
La figura muestra un capacitor cargado elctricamente figura de la izquierda, y el mismo
capacitor cargado con un dielctrico entre sus placas, sea q libre la carga que aparece
sobre la placa del capacitor y sea qpolarizacin la carga que aparece en la superficie del
dielctrico.
a) Cul sera el valor del campo elctrico entre las placas del capacitor, si la magnitud de
la carga elctrica de polarizacin en la superficie del dielctrico fuera igual a la magnitud
de la carga libre sobre las placas del capacitor?
b)
Puede la magnitud de la carga de polarizacin sobre la superficie del dielctrico ser
mayor que la magnitud de la carga libre sobre la placa?
6.
La figura muestra un capacitor cargado elctricamente figura de la izquierda, y el mismo
capacitor cargado con un dielctrico entre sus placas. Compare los valores de: E, q, V,
Upara el capacitor en vaco y el capacitor con dielctrico.
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7.
La figura muestra un capacitor cargado elctricamente y conectado a una batera, y el
mismo capacitor cargado con un dielctrico entre sus placas. Compare los valores de: E,
q,V,Upara el capacitor en vaco y el capacitor con dielctrico conectados a la batera.
8. Usted probablemente ha visto una fotografa como la que se muestra debajo de carga
electrosttica, la esfera normalmente adquiere varios miles de voltios.
a)
Describa fsicamente qu ocurre sobre la persona, elctricamente aislada, al
hacer contacto con la esfera.
b) Sera mortal para la seorita si accidentalmente hiciera tierra?
c)
Cunta carga mxima estima usted que la esfera de la figura puede almacenar
sin que descargue por rompimiento dielctrico con el aire?
d) Cul sera la capacitancia de un capacitor que conectado a una batera de 12 V
almacene la misma carga mxima de la esfera de la figura?
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9.
Le dan a usted 3 capacitores idnticos de capacidad C. Los capacitores se agrupan de
tres formas diferentes como se indica en la figura. Indique cul de estas agrupaciones
dan como resultado una capacitancia Cequivalente< C.
10.Le entregan a usted tres capacitores idnticos agrupados como se indica en la figura. La
batera que carga a los capacitores es idntica. En cul de las tres agrupaciones los
capacitores almacenan la mayor carga?