Problemario 3er Parcial

INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL CECYT No 11 WILFRIDO MASSIEU

Academia de Fsica *Fsica III* marzo 2013

Ejercicios de recuperacin para valorar la competencia correspondiente

de cada evaluacin

Prof.Ing.J.A.San MartnPgina 1

CAPACITANCIA

Instituto Politcnico Nacional

Centro de Estudios Cientficos y Tecnolgicos No.11

Wilfrido Massieu

Fsica III

Problemario

Delgado Camacho Gustavo

Galicia Castrejn Emmanuel

Lechuga Len Efraim

3er Parcial




de cada evaluacin


PROB1.- Una diferencia de potencial de 110 volts se aplica a travs de las placas de un capacitor de placas paralelas. Si la carga en cada placa es de 1200C,determinar la capacitancia del capacitor.

C= 10.9 f VL= 110 V

Q= 1200 C (x10-6) C=

=

= 1.09x10-5 F = 10.9 F

C= ? PROB 2.-Las placas deun capacitortienen un rea de 0.34m2 y una separacin en el aire de 2mm, la diferencia de potencial entra las placas es de 200 volts .determinar: a) La capacidad del capacitor b) La intensidad de campo elctrico entre las placas c) Cuanta carga hay en cada placa

a) C= 1.5 nf b) E= 675 MN/C c) Q= 300 nC A= .34 m2 d= 2 mm (x10-3) V= 200 V C= ?

C=

=

.

(.)

=

1.5x10-9 F = 1.5nF

Q=CV = . = 3x10-7 C = 300nC

F=

=

(.)()

=.03N

E=

=

.

= 1M

PROB 3.- Qu diferencia de potencial se requiere para almacenar una carga de 800Coul en un capacitor de 40f? V=20 volts C= 40 F (x10-6)

Q= 800 C (x10-6) V=

=

= 20 V




de cada evaluacin


V= ? PROB 4.-Entre las placas de un capacitor de 5nf hay una separacin de 0.3mm de aire.Determinar la carga en cada placa sise tiene una diferencia de potencial de 400V y el rea de cada placa.

Q= 2coul A= 169.49 mm2 C= 5nF (x10-9) d= 3mm (x10-3)

V= 400 V Q= CV = = 2x10-6 C = 2x10 C

A= ? A=

=

()()

()(.

)=169.49 mm2

Q= ? PROB 5.- Un capacitor cuyas placas tienen un rea de 0.6cm2 y una separacin de 4mm enel aire, tiene una diferencia de potencial de 300 volts. Determinar: a) La capacitancia con dielctrico aire

b) La capacitancia con dielctrico mica (k=5) c) La intensidad de campo elctrico para dielctrico aire.

a)C=0.13pf b)C= 0.66pf E = 75 KN/C A= .6cm2

d= 4mm (x10-3) C=

=

()(.

)()

=

.13x10-12F = .13nF

V=300 V CM= ? (x5) C= ? PROB 6.-Las dos placas paralelas de un capacitor tienen una separacin de 4mm y el rea de cada una de ellas es de 0.3cm2,el dielctrico es de vidrio (k=7.5) y el voltaje es de 800 volts. Determinar: a) La carga en cada placa b) La intensidad de campo elctrico en las placas a)Q= 397.6 pCoul b) E=200 KN/C




de cada evaluacin


d= 4mm (x10-3) C=

=

(.)()(.

)

()=

397.6x10-12C

A= .3cm2 (x10-5) Q=CV= . =.31 F

Kv=7.5 F=

=

(.)()

=62 mN

V=800 V E=

=

.

.= 200000

= 200K

Q= ? E= ? PROB 7.-Determinar la capacitancia de un capacitor de placas paralelas si el rea de cada placa es de 0.8cm2,la separacin entre las placas es de 4mm y el dielctrico es de: a) Aire y b) Papel parafinado ( K=2 ) a) C= 0.177 pf b) C= 0.354 pf A= 8cm2 (x10-5)

d= 4mm (x10-3) C=

=

()()(.

)

()= .177

pF

KA= 1 C=

=

()()(.

)

()= .354

pF KP= 2 PROB 8.- Se desea fabricar un capacitor de placas paralelasde 2nf de capacidad utilizando mica como dielctrico (k=5),de modo que pueda soportar una diferencia de potencial mxima de 3KV. El campo elctrico generado es de 200x106 N/C. Calcular el rea de las placas del capacitor A=6.77 cm2 C= 2nF (x10-9)

KM= 5 Q= CV = = 6x10-6 C

= 6x10 C V= 3 KV (x103) F= EQ =

=1200N = 1.2KN

E= 200 M

(x106) d=

=

()()

=1.5x10-4m




de cada evaluacin


A=

=

()(.)

()(.

)

=6.77cm2

PROB 9.Las placas de un capacitor tienen rea de 4cm2 y una separacin de 2mm. Un dielctrico(k=4.3)se coloca entre las placas y el capacitor se conecta a una fuente de voltaje de 100volts. Cunta energa se almacena en el capacitor? W=38.05nJ A= 4 cm2 (x10-5)

d= 2 mm (x10-3) C=

=

(.)()(.

)

()=

7.6nF

Kx= 4.3 Q= CV = . = 76.11C

V= 100 V W=

=

(.)()

=3.8mJ

W= ? PROB 10.-Un capacitor tiene una diferencia de potencial de240 volts, placas con un rea de 5 cm2 y una separacin entre ellas de 3 mm. Determinar: a) La capacitancia

b) El campo elctrico entre las placas c) La carga en cada placa a) C= 1.47 pf b) E= 80 KN/C c) Q= 352.8 pC V=240V A=5cm2 (x10-5)

C=

=

()()(.

)

()=1.475x10-12 F

d=3mm (x10-3) Q= CV = . = 35.4nC

F=

=

(.)()

=28.32mN

E=

=.

.= 28000

= 28K

CIRCUITOS DE RESISTORES




de cada evaluacin


PROB.- 1.- Los resistores R1= 3 , R2= 5 , R3= 4 y R4= 9

estn conectados en serie a una batera de 12 volts. Determinar la

resistencia equivalente del circuito y la intensidad de corriente que

fluye por l.

R1 R2

RT= 21

12 V IT = 571 mAmp

R3 R4

RT= R1+R2+Rn RT= 3 +5 +4 +9 RT= 21

IT= VT/RT IT= 12V/21 IT=0.571 A

PROB. 2.- Tres resistores R1= 2 , R2= 4 y R3= 6 estn

conectados en paralelo a una fuente de 24 volts. Determinar la

resistencia equivalente, la corriente total y las corrientes que

alimentan a cada resistor.




de cada evaluacin


RT= 1.09

IT = 22 Amp

24 v I1 = 12

Amp

R1= 2 R2= 4 R3= 6 I2 = 6 Amp

I3 = 4 Amp

RT= (1)/[(1/R1)+(1/R2)+(1/R3)] RT= (1)/[(1/2 )+(1/4 )+(1/6 )]

RT= 1.09

IT= VT/RT IT= 24V/1.09 IT=22.01 A

I1= V1/R1 I1= 24V/2 I1=12 A

I2= V2/R2 I2= 24V/4 I2=6 A

I3= V3/R3 I3= 24V/6 I3=4 A

VT= V1=V2=Vn

PROB. 3.- Del siguiente circuito mixto de resistores, calcular

realizando circuitos equivalentes:

a).- La corriente total

b).- Las corrientes parciales

c).- La potencia total

d).- Las potencias parciales

Considrense los valores de los resistores en Ohms conforme al

subndice.




de cada evaluacin


R1 R2

R3 RT = 1.605

Con este valor procedemos a R4calcular los dems incisos

R5

R6R7

110 V

IT= VT/RT IT= 110V/1.605 IT=68.53 A

PT= VT IT PT= 110V(68.53 A) IT=7.53KW




de cada evaluacin


PROB.4.- Del siguiente circuito, calcular: a).- La resistencia total,

b).- La corriente total, c).- El voltaje total, d).- Los voltajes parciales,

e).- La potencia total y f).- Las potencias parciales.

R1 R2R1 = 3

R

2 = 2

R

3

=

5

R

4 = 4

220V R3 R4 R5 =

7

R

6 = 6

R5 R7 =

9

R6

V = 220 V

R7 RT = 9.69

R3,4= (1)/[(1/R3)+(1/R4)] R3,4= (1)/[(1/5 )+(1/4 )] R3,4= 2.22

R5,6,7= (1)/[(1/R5)+(1/R6)+(1/R7)] R5,6,7= (1)/[(1/7 )+(1/6 )+(1/9 )] R5,6,7= 2.37

RT= R1+R2+Rn RT= 3 +2 +2.22 +2.37 RT= 9.59

IT= VT/RT IT= 220V/9.59 IT=22.94 A




de cada evaluacin


IT= I1= I2= I3,4= I5,6,7

VT= IT RT VT= 22.94 A(9.59 ) VT=219.99 V

PT= VT IT PT= 219.99V(22.94 A) IT=5.046KW

V1= I1 R1 V1= 22.94 A(3 ) V1=68.82 V

V2= I2 R2 V2= 22.94 A(2 ) V2=45.88 V

V3,4= I3,4 R3,4 V3,4= 22.94 A(2.22 ) V3,4=50.92 V

V5,6,7= I5,6,7 R5,6,7 V5,6,7= 22.94 A(2.37 ) V5,6,7=54.36 V

P1= I1V1 V1= 22.94 A(68.82V) P1=1.57 KW

P2= I2V2 P2= 22.94 A(45.88V) P2=1.05 KW

P3,4= I3,4V3,4 P3,4= 22.94 A(50.92V)P3,4=1.16KW

P5,6,7= I5,6,7 R5,6,7 P5,6,7= 22.94 A(54.36V)P5,6,7=1.24 KW

PROB.6.-Se tienen los resistores que se muestran en la figura

conectados en un circuito mixto. Calcular la resistencia total, la

corriente total y el voltaje en los resistores del diagrama

equivalente.

R1 R2

R

1

=

2

0

R3R2 = 10

R

3 =

15

90 V R6R4 = 8

R4R5 = 12

R6 = 18




de cada evaluacin


R7 R8 R5R7 = 6

R

8 =

2

RT = 40.85

R2,3,4,5= R2+R3+Rn R2,3,4,5= 10 +15 +8 +12 R2,3,4,5= 45

R6(2,3,4,5)= (1)/[(1/R6)+(1/Rn)] R6(2,3,4,5)= (1)/[(1/18 )+(1/45 )] R6(2,3,4,5)= 12.85

RT= R1+R2+Rn RT= 20 +12.85 +2 +6 RT= 40.85

IT= VT/RT IT= 90V/40.85 IT=2.203 A

IT= I1=I6(2,3,4,5)=I8= I7

V1= I1 R1 V1= 2.203 A(20 ) V1=44.06 V

V7= I7 R7V7= 2.203 A(6 ) V7=13.21 V

V8= I8 R8V8= 2.203A(2 ) V8=4.406 V

V6(2,3,4,5)=I3,4 R3,4 V6(2,3,4,5)=2.203 A(12.85 ) V6(2,3,4,5)=28.30 V




de cada evaluacin


PROB.7.- Tres resistores se conectan a una batera de 60 V como

se muestra en la figura. Calcular la resistencia total, la corriente

total y la corriente que circula por cada resistor.

R1

R

1 =

15

R2 R2 = 23

R

3 =

37

R3

V =

60 volts

RT= (1)/[(1/R1)+(1/R2)+(1/R3)] RT= (1)/[(1/15 )+(1/23 )+(1/37 )]

RT= 7.29

IT= VT/RT IT= 60V/7.29

IT=8.23 A

I1= V1/R1I1= 60V/15 I1=4 A

I2= V2/R2I2= 60V/23 I2=2.60 A

I3= V3/R3I3= 60V/37 I3=1.62 A

VT= V1=V2=V3




de cada evaluacin


PROB.8.- Determinar la resistencia total del circuito que a

continuacin se muestra, realizando diagramas equivalentes.

R1 = 10

R2 R4 R2 = 20

R3 = 30

R3 R5R4 = 40

R5 = 50

R1 R6 R7 R8R6 =

60

R7 = 70

R11 R9R8 = 80

R9 = 90

R12 R10R10 = 10

R11 = 20

R12 = 30

RT = 9.66

RA= (1)/[(1/R2)+(1/R3)] RA= (1)/[(1/20 )+(1/30 )] RA= 12

RB= (1)/[(1/R4)+(1/R5)] RB= (1)/[(1/40 )+(1/50 )] RB= 22.22




de cada evaluacin


RC= (1)/[(1/R6)+(1/R7)] RC= (1)/[(1/60 )+(1/70 )] RC= 32.30

RD= (1)/[(1/R11)+(1/R12)] RD= (1)/[(1/20 )+(1/30 )] RD= 12

RE= (1)/[(1/R9)+(1/R10)] RE= (1)/[(1/90 )+(1/10 )] RE= 9

RBE8= RB+RE+R8 RBE8= 22.22 +9 +80 RBE8= 111.22

RBE8C= (1)/[(1/RBE8)+(1/RC)] RB= (1)/[(1/111.22 )+(1/32.30 )] RBE8C=

25.03

RBE8CAD= RBE8C+RA+RD RBE8CAD= 25.03 +12 +12 RBE8CAD= 49.03

RBE8CAD1= (1)/[(1/RBE8CAD)+(1/R1)] RBE8CAD1= (1)/[(1/49.03 )+(1/10 )]

RBE8CAD1=RT= 8.30




de cada evaluacin


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