CAPACITANCIA Y ARREGLOS DE CAPACITORES. Ejercicios de Capacitancia

Transcripción

1 APAITANIA Y ARREGLOS DE APAITORES Ejercicios de apacitancia.- Las placas de un capacitor tienen un área de 0.04 m y una separación de aire de mm. La diferencia de potencial entre las placas es de 00 V. alcula: A) La capacitancia. B) La intensidad del campo eléctrico. ) La carga en cada placa..- Un condensador de placas paralelas tiene como dieléctrico un material de permisividad relativa igual a 5 y 0.5 cm de espesor. Si el área de las placas es de 00 cm, calcula: a) Su capacitancia b) Si está conectado a una fuente de 00 V de tensión cual será la carga, la energía almacenada y la intensidad del campo eléctrico en el condensador..- Un capacitor tiene placas con área de 0.06 m y una separación de 4 mm entre ellas, si la diferencia de potencial es de 00 V cuando el dieléctrico es aire; uál será su capacitancia con los dieléctricos aire (K=) y mica (K=5)? Y uál será la intensidad del campo eléctrico para ambos materiales? 4.- alcula la energía potencial almacenada en el campo eléctrico de un capacitor de 00 µf cuando este se carga con un voltaje de 400 V. 5.- Encuentra el trabajo requerido para cargar un capacitor hasta una diferencia de potencial de 0 KV si hay 800 µ en cada placa. 6.- alcular la energía almacenada en un capacitor de 60 pf, cuando: a) está cargado con una diferencia de potencial de.0 KV y b) la carga en cada placa es de 0 ƞ. 7.- Un chip de memoria de una computadora de megabit contiene gran número de condensadores de 60.0X0-5 F. ada condensador tiene una placa cuya área es de X0 - m. Determine la separación de las placas de dicho condensador. 8.- Las placas de un condensador de placas paralelas están separadas por 0.0 mm. Si el material entre las placas es aire, uál será el área requerida para suministre una capacitancia de.0 pf? 9.- Un axón es la parte en forma de cola relativamente larga de una neurona o célula nerviosa. La superficie exterior de la membrana del axón (constante dieléctrica=5, grosor=x0-8 m) está positivamente cargada, y la porción interior está negativamente cargada. Por tanto, la membrana es una especie de FISIA III GRUPOS 5IM8, 5IM PROF. DAISY GARIA GARIA Página

2 capacitor. Bajo la suposición de que un axón puede considerarse como un capacitor de placas paralelas con área de placa de 5X0-6 m, uál es su capacitancia? ondensadores en serie y en paralelo. Dos o más capacitores se pueden combinar en los circuitos de diversas maneras. Las capacitancias equivalentes de estas combinaciones son de uso práctico, por ejemplo, si se desea construir un circuito que tenga una capacitancia específica y se dispone solamente de valores específicos de capacitancia. Los circuitos eléctricos están formados por dos o más capacitores conectados en grupo, para conocer el efecto de esta agrupación es conveniente recurrir al diagrama del circuito, en el cual los dispositivos eléctricos están representados por símbolos. Los símbolos más utilizados relacionados con los capacitores son los siguientes: Figura I-47 Los capacitores los podemos agrupar en: A) Paralelo, B) Serie y ) Mixto A) Agrupamiento en Paralelo La característica distintiva del agrupamiento en paralelo es que una terminal (o placa) de cada capacitor se conecta con un mismo conductor común, y las demás placas se conectan a un segundo conductor común. Todas las placas superiores se conectan y deben estar al mismo potencial, y todas las inferiores se conectan y deben estar también al mismo potencial. uando un conductor se usa para conectar dos puntos entre sí, se supone que esos dos puntos y cada punto del conductor están al mismo potencial. Figura I-48 La carga negativa sale de la terminal (-) en la batería, en forma de electrones. Estas caras se acumulan en forma gradual en la placa negativa, de bajo potencial, FISIA III GRUPOS 5IM8, 5IM PROF. DAISY GARIA GARIA Página

3 del capacitor. A su vez repelen una cantidad igual de electrones, que salen de la otra placa haciéndola positiva, y esa carga regresa a la batería. La trayectoria se llama circuito, y los electrones siguen pasando, como si recorrieran el circuito, durante un tiempo breve, hasta que el capacitor alcanza la misma diferencia de potencial que la batería. En este punto, toda carga adicional es repelida por el capacitor tan vigorosamente como si la impulsara la batería. Por esta razón el voltaje es igual en cada uno de los capacitores que conforman una conexión en paralelo. V V V V V Los tres capacitores llegan exactamente al mismo estado si se cargan al voltaje V, todos como una sola unidad, o si se cargan por separado y después se conectan entre sí. La carga neta almacenada () es igual a la suma de las cantidades individuales almacenadas en cada capacitor de tal manera que: Por consiguiente: V V V V Y V= V = V = V V V V V V V La capacitancia equivalente de varios capacitores en paralelo es igual a la suma de todas las capacitancias individuales. Podemos concluir que la capacitancia equivalente de una combinación en paralelo es siempre mayor que cualquier capacitancia individual de la combinación. Un lugar donde se unen tres o más conductores se llama nodo. uando los elementos están en paralelo, a un nodo puede llegar cualquier cantidad de terminales o ramales de circuito. B) Agrupamiento en Serie. En una combinación de capacitores en serie, la magnitud de la carga debe ser la misma en todas las placas. Esto se debe a que cuando una batería se conecta al circuito, los electrones son transferidos hacia la placa de quedando con un exceso de electrones, o sea, con carga negativa; lo que a su vez genera en la otra placa de una cantidad igual de protones o cargas positivas. omo resultado de esto en el capacitor se acumula una cantidad equivalente de cargas negativas y así sucesivamente. El resultado de esto es que las placas del extremo unido a la terminal negativa de la batería ganan cargas negativas y las del FISIA III GRUPOS 5IM8, 5IM PROF. DAISY GARIA GARIA Página

4 FISIA III GRUPOS 5IM8, 5IM PROF. DAISY GARIA GARIA Página 4 extremo unido a la terminal positiva tienen cargas positivas como se ilustra enseguida. Figura I-49 omo podemos ver: Aplicando la definición de capacitancia tenemos: V Donde ΔV es la diferencia de potencial entre las terminales de la batería y la capacitancia equivalente, por lo que: V V V V Sustituyendo su equivalencia con respecto a la carga y capacitancia: : como

5 omo podemos observar la capacitancia equivalente de una combinación en serie es siempre menor que cualquier capacitancia individual de la combinación. También Puedes consultar el siguiente link: OS.pdf Ejercicios de Agrupamiento de apacitores..- uatro capacitores están agrupados en serie y se les suministra aun diferencia de potencial de 8 V. Si =.0µF, = 6.0µF, =.0µF y 4 = 4.0µF, calcula: a) La capacitancia equivalente. b) La carga en cada capacitor. c) La diferencia de potencial para cada capacitor. d) La energía almacenada en cada capacitor..- Para el ejercicio anterior calcula lo que se te pide en los cuatro incisos para un agrupamiento en paralelo..- En el circuito de la figura I-50 calcula lo que se te indica en la tabla, si la diferencia de potencial es de V. a c 6 c 4 4 cc b (µf) () V(V) W(J) =4.0 =.0 =.0 4 =6.0 5 =.0 6 =8.0 eq = 4.- Determina las variables que se te indican en la tabla adjunta al circuito de la figura (µf) () V(V) W(J) =.0 =4.0 =8.0 4 =6.0 FISIA III GRUPOS 5IM8, 5IM PROF. DAISY GARIA GARIA Página 5

6 eq = V=4 V + - c Del circuito de la figura I-5, calcula lo que se te indica en la tabla. V=6V 4 4 (µf) () V(V) W(J) =4.0 =5.0 =4.0 4 =8.0 eq = 6.- En el circuito de la figura I-5 calcula las variables que se te indica en la tabla, si la diferencia de potencial es de 60 V. a 4 Figura I-5 b (µf) () V(V) W(J) =5.0 =7.0 =9.0 4 =6.0 eq = FISIA III GRUPOS 5IM8, 5IM PROF. DAISY GARIA GARIA Página 6

7 7.- En el circuito de la figura I-54 calcula lo que se te indica en la tabla, si la diferencia de potencial es de 0 V. Figura I-54 (µf) () V(V) W(J) = 60 = 90 = 40 4 =0 eq = Para el grupo 5IM8 Es necesario avanzar en el desarrollo de su prototipo. Y sus previos de laboratorio PRATIA 6. ARREGLOS DE APAITORES Para el grupo 5IM Avanzar en sus prototipos y en los previos de laboratorio PRATIA 5. APAITANIA PRATIA 6. ARREGLOS DE APAITORES FISIA III GRUPOS 5IM8, 5IM PROF. DAISY GARIA GARIA Página 7