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CAPACIDAD ELÉCTRICA Y CONDENSADORES

1. Un capacitor de placas paralelas de 5.00pF, relleno de aire y placas circulares se va a utilizar en un circuito en el que estará sometido a potenciales de hasta 1.00 × 102V.

El campo eléctrico entre las placas no debe ser mayor que 1.00 × 104 N/C. En su calidad de ingeniero electricista recién egresado para Electrónica de Alta Tensión, sus tareas son a) proyectar al capacitor hallando cuales deben sr sus dimensiones y separación; b) encontrar la carga máxima que estas placas pueden soportar.

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2. Cierto capacitor consiste en dos cilindros coaxiales huecos de hierro, uno adentro del otro. El cilindro interior tiene carga negativa, y el exterior, carga positiva; la magnitud de la carga en cada uno es de 10pC. El radio del cilindro interior es de 0.50 mm, el del cilindro exterior, de 5.00 mm, y la longitud de cada cilindro es de 18.0cm. a)¿Cuál es la capacitancia? b)¿Qué diferencia de potencial es necesario aplicar para tener estas cargas en los cilindros?

3. Un capacitor esférico consta de dos corazas conductoras esféricas concéntricas separadas por un vacio. Los radios de las esferas interior y exterior son de 12.5 cm y 14.8 cm, respectivamente. Se aplica una diferencia de potencial de 120 V al capacitor. a) ¿Cuál es la capacitancia del capacitor? b) ¿Cuál es la magnitud de E⃗ en r=¿12.6 cm, inmediatamente afuera de la esfera interior? c) ¿Cuál es la magnitud de

E⃗ en r=¿14.7 cm, inmediatamente adentro de la esfera exterior? d) En el caso de un capacitor de placas paralelas E⃗ es uniforme en la región entre las placas, excepto cerca de los bordes de estas. ¿Ocurre lo mismo en el caso de un capacitor esférico?

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4. Un capacitor al vacio entre las placas paralelas con area de placas A y separación x tiene cargas +Qy –Q en sus placas. El capacitor esta desconectado de la fuente de carga por lo que la carga de cada placa permanece fija. a) ¿Cuál es la energía total almacenada en el capacitor? b) Se separan las placas una distancia adicional dx . ¿Cuánto cambia la energía almacenada? c) Si F es la fuerza con la que las placas se atraen una a la otra, entonces el cambio de energía almacenada debe ser igual al trabajo dW=Fdx realizado al separar las placas. Encuentre una expresión para F. d) Explique por que F no es igual a QE, donde E es el campo eléctrico entre las placas.