Introducción A La Electrostática #2

1) Los capacitores C1 = 1.16 μF y C2 = 3.22 μF, que se muestran en la figura, están cargados con una diferencia de potencial ∆V = 96.6 V pero con polaridad opuesta, de manera que los puntos a y c se hallan en las placas positivas respectivas de C1 y C2 y que los puntos b y d están en las placas negativas respectivas. Los interruptores S1 y S2 se cierran. a) ¿Cuál es la diferencia de potencial entre los puntos e y f? b)¿Cuáles la carga en C1? c) ¿Cuál es la carga en C2?

  

2) Un alambre largo, de resistencia R, se corta en ocho piezas. Cuatro de ellas se ponen lado a lado (alambres en paralelo) para formar un nuevo alambre de 1⁄8 de la longitud original. ¿Cuál es la resistencia del nuevo alambre?

  

3) a) Determine la resistencia equivalente de la red que se muestra en la figura. b) Calcule la corriente en cada resistencia. R1 = 112 Ω, R2 = 42 Ω, R3 = 75 Ω, R4 = 75 Ω, ξ = 6.22 V.

  

4) Un circuito contiene cinco resistencias conectadas a una batería de 12 V como se muestra en la figura. Calcule la diferencia de potencial en la resistencia de 3 Ω y la corriente en la resistencia de 4 Ω.

5) Un capacitor de placas paralelas, cuya capacitancia C es 13.5 pF, presenta una diferencia de potencial ∆V = 12.5 V en sus placas. La batería de carga se desconecta enseguida y una lámina gruesa de porcelana (κe = 6.5) se introduce entre las placas como se observa en la figura. ¿Cuál es la energía almacenada antes y después de introducirla?.

6) a) Calcule la corriente que pasa por las fuentes de fuerza electromotriz de la figura. b) Calcule Vb − Va.Suponga que R1 = 1.20 Ω, R2 = 2.30 Ω, ξ1 = 2.00 V, ξ2 = 3.80 V y ξ3 = 5.00 V.

7) Para construir un capacitor de placas paralelas dispone de dos placas de cobre, de una hoja de mica (espesor = 0.10 mm, κ = 5.4), una hoja de vidrio (espesor = 0.20 mm, κ = 2.0) y una lámina de parafina (espesor = 1.0 cm, κ = 2.0). Si quiere conseguir la mayor capacitancia, ¿cuál hoja debe de colocar entre las placas de cobre.

8) Un capacitor de 108 μF tiene una carga con una diferencia de potencial de 52.4 V; después se desconecta la batería de carga. Luego se conecta el capacitor en paralelo con otro (inicialmente sin carga). La diferencia medida de potencial desciende a 35.8 V. a) Determine la capacitancia de este segundo capacitor. b)¿Cuáles son las cargas finales de los capacitores después de alcanzar el equilibrio?

9) Determine las fem ε1 y ε2 del circuito que se muestra en la figura y obtenga la diferencia de potencial del punto b en relación con el punto a.

10) En la figura que se muestra una batería produce una diferencia de potencial ∆V de 12 V. Determine la carga en cada capacitor cuando el interruptor S1 está cerrado y el interruptor S2 abierto. Considérese C1=1 μF, C2= 2 μF, C3= 3 μF, C4= 4 μF.

11) Dos resistores conectados en serie tienen una resistencia equivalente de 690 Ω. Cuando están conectados en paralelo, su resistencia equivalente es de 150 Ω. Determine la resistencia de cada uno de ellos.

12) En el circuito que se muestra en la figura: a) establecer las ecuaciones de Kirchhoff y resolverlas para determinar las corrientes en el circuito, b) expresar la diferencia de potencial entre los puntos a y b en términos de las corrientes.

13) Una batería tiene una fem de 15.0 V. Cuando entrega 20.0 W de potencia a un resistor de carga externo R, el voltaje entre las terminales de la batería es de 11.6 V. a) ¿Cuál es el valor de R? b) ¿Cuál es la resistencia interna de la batería?

14) En el circuito que se muestra en la figura: a) indicar las diferentes corrientes que atraviesan el circuito, b) establecer las ecuaciones de Kirchhoff, c) determinar la corriente en cada una de las ramas del circuito.

15) Los superconductores pueden conducir grandes corrientes sin oposición, pero para evitar daños, esas corrientes deben cambiar en forma gradual. Por ejemplo, el suministro eléctrico de un imán super conductor suministra una corriente que comienza desde cero en el momento t=0 s, y aumenta continuamente al paso del tiempo, con una razón constante de 0.040 A/s. ¿Cuánto tarda la corriente en alcanzar el valor de 60 A? En el instante en que la corriente llega a 60 A, ¿cuánta carga total ha pasado por el imán?

16) Tres capacitores se conectan a una batería de 120 V. Una vez cargados se conectan para formar la combinación que se muestra en la figura. Cuando se acciona el interruptor S, fluye la carga de los capacitores que finalmente se descargan y activa el dispositivo de señal. ¿Cuánta carga fluye a través del dispositivo de señal?

17) En el circuito que se muestra en la figura: a) establecer las ecuaciones de Kirchhoff y resolverlas para determinar las corrientes en El circuito. b) Expresar la diferencia de potencial entre los puntos a y b.  

18) Un capacitor de placas paralelas lleno de aire, que tiene una superficie de 42.0 cm2 y un espaciamiento de 1.30 mm, lleva una carga con una diferencia de potencial 625 V. Calcule a) la capacitancia, b) la magnitud de la carga en ambas placas, c) la energía almacenada, d) el campo eléctrico entre las placas y e) la densidad de energía entre ellas.

19) Una aspiradora, una secadora de cabello y una plancha eléctrica se conectan al mismo tiempo a un solo contacto. Sus resistencias son 9.0 Ω, 10 Ω y 12 Ω, respectivamente. El contacto suministra una diferencia de potencial de 115 V. ¿Cuál es la corriente neta que pasa por el contacto? Si la corriente máxima segura que puede manejar el contacto es de 30 A, ¿es aconsejable conectar todos estos electrodomésticos al contacto.

21) Un foco de 60 W y 120 V y uno de 200 W y 120 V se conectan en serie entre los extremos de una línea de 240 V. Suponga que la resistencia de los focos no varía con la corriente. a) Determine la corriente a través de los focos. b) Proporcione la energía que se disipa en cada foco. c) Uno de los focos se funde muy pronto. ¿Cuál es? ¿Por qué?

22) El área de un capacitor de placas paralelas es de 30 cm2. El espacio entre las placas está lleno de una capa de material dieléctrico de 2 mm de espesor y constante dieléctrica k = 11. El campo eléctrico en el dieléctrico es de 4 x 10-5 V/m. Determinar a) la carga de polarización por unidad de área de superficie del dieléctrico y b) La energía contenida en el capacitor.

23) Dos capacitores, C1 = 10.00 μF y C2 = 20.00 μF, están conectados en paralelo y esta combinación está conectada en serie a un capacitor C3 = 30.00 μF y la combinación resultante está conectada a una batería de 9.00 V. Determine a) la capacitancia equivalente de la combinación final, b) la diferencia de potencial a través de cada capacitor, c) la carga almacenada en el capacitor C2, d) la energía almacenada en el sistema de capacitores.

24) a) Determinar la resistencia equivalente entre los puntos a y b de la figura que se muestra. b) Si entre los puntos a y b se aplica una diferencia de potencial de 34.0 V, calcule la corriente en cada resistencia. c) La potencia disipada en la resistencia de 10.0 Ω.

25) En el circuito que se muestra en la figura determina la corriente en el resistor de 50.0 Ω y la diferencia de potencial entre los puntos a y b.

26) Tres resistencia de 1.60 Ω, 2.40 Ω y 4.80 Ω se conectan en paralelo a una batería de 28.0 V cuya resistencia interna es insignificante. Determine a) la resistencia equivalente de la combinación; b) la corriente en cada resistencia; c) el voltaje entre los extremos; d) la potencia que se disipa en cada resistor.

27) Considere el circuito que se muestra en la figura. La corriente a través de la resistencia de 6.00 Ω es de 4.00 A, en el sentido que se indica. ¿Cuáles son las corrientes a través de las resistencias de 25.0 Ω y 20.0 Ω.