Fisica III-quinto Semestre- Profa. Daisy Garcia Garcia

7/26/2019 Fisica III-quinto Semestre- Profa. Daisy Garcia Garcia

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FISICA III GRUPOS 5IM8, 5IM12

PROF. DAISY GARCIA GARCIA Pgina 1

CAPACITANCIA Y ARREGLOS DE CAPACITORES

Ejercicios de Capacitancia

1.- Las placas de un capacitor tienen un rea de 0.034 m

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y una separacin deaire de 2 mm. La diferencia de potencial entre las placas es de 200 V. Calcula:A) La capacitancia.B) La intensidad del campo elctrico.

C) La carga en cada placa.

2.- Un condensador de placas paralelas tiene como dielctrico un material de

permisividad relativa igual a 5 y 0.5 cm de espesor. Si el rea de las placas esde 300 cm2, calcula:a) Su capacitancia

b) Si est conectado a una fuente de 100 V de tensin cual ser la carga, la

energa almacenada y la intensidad del campo elctrico en el condensador.

3.- Un capacitor tiene placas con rea de 0.06 m2y una separacin de 4 mm entreellas, si la diferencia de potencial es de 300 V cuando el dielctrico es aire; Culser su capacitancia con los dielctricos aire (K=1) y mica (K=5)? Y Cul ser laintensidad del campo elctrico para ambos materiales?

4.- Calcula la energa potencial almacenada en el campo elctrico de un capacitorde 200 F cuando este se carga con un voltaje de 2400 V.

5.- Encuentra el trabajo requerido para cargar un capacitor hasta una diferencia de

potencial de 30 KV si hay 800 C en cada placa.

6.- Calcular la energa almacenada en un capacitor de 60 pF, cuando: a) est

cargado con una diferencia de potencial de 2.0 KV y b) la carga en cada placa esde 30 C.

7.- Un chip de memoria de una computadora de 1 megabit contiene gran nmerode condensadores de 60.0X10-15F. Cada condensador tiene una placa cuyarea es de 21X10-12 m2. Determine la separacin de las placas de dichocondensador.

8.- Las placas de un condensador de placas paralelas estn separadas por 0.10

mm. Si el material entre las placas es aire, Cul ser el rea requerida parasuministre una capacitancia de 2.0 pF?

9.- Un axn es la parte en forma de cola relativamente larga de una neurona oclula nerviosa. La superficie exterior de la membrana del axn (constantedielctrica=5, grosor=1X10-8 m) est positivamente cargada, y la porcin interior

est negativamente cargada. Por tanto, la membrana es una especie de


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capacitor. Bajo la suposicin de que un axn puede considerarse como uncapacitor de placas paralelas con rea de placa de 5X10 -6 m2, Cul es sucapacitancia?

Condensadores en serie y en paralelo.

Dos o ms capacitores se pueden combinar en los circuitos de diversas maneras.Las capacitancias equivalentes de estas combinaciones son de uso prctico, porejemplo, si se desea construir un circuito que tenga una capacitancia especfica yse dispone solamente de valores especficos de capacitancia.Los circuitos elctricos estn formados por dos o ms capacitores conectados engrupo, para conocer el efecto de esta agrupacin es conveniente recurrir aldiagrama del circuito, en el cual los dispositivos elctricos estn representados porsmbolos. Los smbolos ms utilizados relacionados con los capacitores son los

siguientes:

Figura I-47

Los capacitores los podemos agrupar en: A) Paralelo, B) Serie y C) Mixto

A) Agrupamiento en Paralelo

La caracterstica distintiva del agrupamiento en paralelo es que una terminal (oplaca) de cada capacitor se conecta con un mismo conductor comn, y las demsplacas se conectan a un segundo conductor comn. Todas las placas superioresse conectan y deben estar al mismo potencial, y todas las inferiores se conectan ydeben estar tambin al mismo potencial. Cuando u n conduct or se usa paraconectar do s pu ntos entre s, se supon e que esos d os punto s y cada puntodel con du ctor estn al mismo pot encial .

Figura I-48

La carga negativa sale de la terminal (-) en la batera, en forma de electrones.Estas caras se acumulan en forma gradual en la placa negativa, de bajo potencial,
http://www.google.com.mx/url?sa=i&rct=j&q=capacitores%20simbolo&source=images&cd=&docid=HucyokFLipfmmM&tbnid=8UjCiny7zlGAKM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.ecured.cu/index.php/Condensador&ei=kVL6UfGHBYTu2wXx6ICYBw&psig=AFQjCNGXMqqIo0FuYlCtNOx7VXY37QDNGA&ust=1375445783077093http://www.google.com.mx/url?sa=i&rct=j&q=capacitores%20simbolo&source=images&cd=&docid=VP03QNpWSkfyrM&tbnid=XNnaSNqbTDMROM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.portaleso.com/usuarios/Toni/web_electronica_3/electronica_indice.html&ei=tFH6Ud3SNeTR2QWYyIHgDA&bvm=bv.50165853,d.aWc&psig=AFQjCNGXMqqIo0FuYlCtNOx7VXY37QDNGA&ust=1375445783077093


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del capacitor. A su vez repelen una cantidad igual de electrones, que salen de laotra placa hacindola positiva, y esa carga regresa a la batera. La trayectoria sellama ci rcui to, y los electrones siguen pasando, como si recorrieran el circuito,durante un tiempo breve, hasta que el capacitor alcanza la misma diferencia depotencial que la batera. En este punto, toda carga adicional es repelida por el

capacitor tan vigorosamente como si la impulsara la batera. Por esta razn elvoltaje es igual en cada uno de los capacitores que conforman una conexin enparalelo.

321 VVVVV

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 despus se conectanentre s. La carga neta almacenada (Q) es igual a la suma de las cantidadesindividuales almacenadas en cada capacitor de tal manera que:

321 QQQQ

Por consiguiente:

332211 VCVCVCCV

Y V= V1 = V2 = V3

321

321

321

CCCC

CCCVCV

VCVCVCCV

La capacitancia equivalente de varios capacitores en paralelo es igual a la sumade todas las capacitancias individuales.Podemos concluir que la capacitancia equivalente de una combinacin enparalelo es siempre mayor que cualquier capacitancia individual de lacombinacin.Un lugar donde se unen tres o ms conductores se llama nodo. Cuando loselementos estn en paralelo, a un nodo puede llegar cualquier cantidad determinales o ramales de circuito.

B) Agrupamiento en Serie.En una combinacin de capacitores en serie, la magnitud de la carga debe ser lamisma en todas las placas. Esto se debe a que cuando una batera se conecta al

circuito, los electrones son transferidos hacia la placa de C1 quedando con unexceso de electrones, o sea, con carga negativa; lo que a su vez genera en laotra placa de C1 una cantidad igual de protones o cargas positivas. Comoresultado de esto en el capacitor C 2 se acumula una cantidad equivalente decargas negativas y as sucesivamente. El resultado de esto es que las placas delextremo unido a la terminal negativa de la batera ganan cargas negativas y las del


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extremo unido a la terminal positiva tienen cargas positivas como se ilustraenseguida.

Figura I-49

Como podemos ver: 321 QQQQ

Aplicando la definicin de capacitancia tenemos: C

Q

V

Donde V es la diferencia de potencial entre las terminales de la batera y C lacapacitancia equivalente, por lo que:

321 VVVV

Sustituyendo su equivalencia con respecto a la carga y capacitancia:

321

321

321

321

3

3

2

2

1

1

1111

111

:

CCCC

CCCQ

C

Q

C

Q

C

Q

C

Q

C

Q

QQQQcomo

C

Q

C

Q

C

Q

C

Q

21

21

321

111

1

CC

CCC

CCC

C


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C6C5

C4C3

CC

cC

a b

Como podemos observar la capacitancia equivalente de una combinacin enserie es siempre menor que cualquier capacitancia individual de lacombinacin.

Tambin Puedes consultar el siguiente link:

http://fisica2ficunasam.zonalibre.org/CAPITULO%20V.%20CONDENSADORES%20Y%20DIELECTRIC

OS.pdf

Ejercicios de Agrupamiento de Capacitores.

1.- Cuatro capacitores estn agrupados en serie y se les suministra aun diferencia depotencial de 18 V. Si C1= 3.0F, C2= 6.0F, C3= 12.0F y C4= 24.0F, calcula:

a) La capacitancia equivalente.b) La carga en cada capacitor.c) La diferencia de potencial para cada capacitor.d) La energa almacenada en cada capacitor.

2.- Para el ejercicio anterior calcula lo que se te pide en los cuatro incisos para unagrupamiento en paralelo.

3.- En el circuito de la figura I-50 calcula lo que se te indica en la tabla, si la diferenciade potencial es de 12 V.

C2C1

C3C4

C5

4.- Determina las variables que se te indican en la tabla adjunta al circuito de la

figura

C(F) Q (C) V(V) W(J)C1=4.0

C2=1.0

C3=3.0

C4=6.0

C5=2.0

C6=8.0

Ceq=

C(F) Q (C) V(V) W(J)

C1=2.0

C2=4.0

C3=8.0

C4=6.0
http://fisica2ficunasam.zonalibre.org/CAPITULO%20V.%20CONDENSADORES%20Y%20DIELECTRICOS.pdfhttp://fisica2ficunasam.zonalibre.org/CAPITULO%20V.%20CONDENSADORES%20Y%20DIELECTRICOS.pdfhttp://fisica2ficunasam.zonalibre.org/CAPITULO%20V.%20CONDENSADORES%20Y%20DIELECTRICOS.pdfhttp://fisica2ficunasam.zonalibre.org/CAPITULO%20V.%20CONDENSADORES%20Y%20DIELECTRICOS.pdfhttp://fisica2ficunasam.zonalibre.org/CAPITULO%20V.%20CONDENSADORES%20Y%20DIELECTRICOS.pdf


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a b

C4

C3

C2

C1

V=24 V

+

-

C1

C2

C3 C4

V=36V

C4

C3C2

C1

C1 C2

C3 C4

5.-Del circuito de la figura I-52, calcula lo que se te indica en la tabla.

C3C1 C2

C4

6.- En el circuito de la figura I-53 calcula las variables que se te indica en la tabla, sila diferencia de potencial es de 60 V.

C1C2

C3

Figura I-53

Ceq=


C1=4.0

C2=15.0

C3=24.0

C4=8.0

Ceq=


C1=5.0

C2=7.0

C3=9.0

C4=6.0

Ceq=


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7.- En el circuito de la figura I-54 calcula lo que se te indica en la tabla, si ladiferencia de potencial es de 120 V.

Figura I-54

Para el grupo 5IM8

Es necesario avanzar en el desarrollo de su prototipo. Ysus previos de laboratorio

PRACTICA 6. ARREGLOS DE CAPACITORES

Para el grupo 5IM12

Avanzar en sus prototipos y en los previos de laboratorio

PRACTICA 5. CAPACITANCIAPRACTICA 6. ARREGLOS DE CAPACITORES


C1= 60

C2= 90

C3= 40

C4=120

Ceq=
http://www.google.com.mx/url?sa=i&rct=j&q=capacitores%20simbolo&source=images&cd=&cad=rja&docid=uf8_8K85gBmoLM&tbnid=sUidaM__F831EM:&ved=0CAUQjRw&url=http://html.rincondelvago.com/condensadores_3.html&ei=Y1P6UYa3M6OO2wWkm4DQAg&psig=AFQjCNGXMqqIo0FuYlCtNOx7VXY37QDNGA&ust=1375445783077093

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