República de Panamá Universidad Tecnológica de Panamá Centro Regional de Chiriquí Ingeniería Marítima y Portuaria
Física II
Tarea 2 y 3
Potencial Eléctrico Capacitancia Dieléctricos Dieléctricos y Almacenamiento de Energía Energía
Estudiantes: Jordys Pimentel
1- 733-1712
Isaías Montenegro
4-770-1609
Manuel Campos
1-736-0874
Otoniel Álvarez
4-756-1511
Alex Fossatti
4-773-0593
Grupo: 2 IL 121
Profesor: Ing. Javier Ríos
Fecha de entrega
31 de mayo de 2013
Tarea #3
Potencial Eléctrico 1. ¿Qué diferencia de potencial se necesita para frenar un electrón que tiene una velocidad inicial v 5 5.0 3 105 m/s?
2. El trabajo realizado por una fuerza externa para mover una carga de 29.10 µC del punto a al punto b es de 7.00 3 1024 J. Si la carga partió del reposo y tenía 2.10 X10^-4 J de energía cinética cuando llegó al punto b, ¿cuál debe ser la diferencia de potencial entre a y b?
3. ¿Cuál es la cantidad de carga máxima que puede contener un conductor esférico de radio de 6.5 cm en el aire?
4. ¿Cuál es el radio mínimo que debe tener una esfera conductora de una máquina generadora electrostática si habrá de estar a 35,000 V sin descargarse en el aire? ¿Cuál sería la carga que porta la esfera?
5. Un campo eléctrico uniforme apunta en la dirección negativa de las x, como se observa en la figura 23-25. Se indican en el diagrama las coordenadas x y y de los puntos A, B y C (en metros). Determine las diferencias de potencial a) VBA, b) VCB y c) VCA.
6. Se carga una esfera conductora de 32 cm de diámetro a 680 V con respecto a V 5 0 en r 5 q. a) ¿Cuál es la densidad superficial de carga s? b) ¿A qué distancia el potencial de la esfera será sólo de 25 V?
7. Una carga puntual Q crea un potencial eléctrico de +185 V a una distancia de 15 cm. ¿Cuál es el valor de Q (considere V 50 en r 5 q)?
8. Se coloca una carga puntual de 125 µC a 6.0 cm de una carga idéntica. ¿Cuánto trabajo debe realizar una fuerza externa para mover una carga de prueba a 10.18 µC desde un punto a la mitad entre las cargas a otro punto 1.0 cm más cerca de alguna de las cargas?
9. Dos cargas puntuales idénticas de 15.5 µC están inicialmente separadas 6.5 cm una de la otra. Si se liberan al mismo tiempo, ¿qué tan rápido se estarán desplazando cuando se encuentren muy lejos una de la otra? Suponga que tienen masas iguales de 1.0 mg.
10. Tres cargas puntuales se encuentran en las esquinas de un cuadrado de lado l, como se representa en la figura. ¿Cuál es el potencial en la cuarta esquina (el punto A), considerando V= 0 a una gran distancia?
11. Calcule el potencial eléctrico debido a un pequeño dipolo cuyo momento dipolar es de 4.8 x10^-30 C*m en un punto alejado 4.1 x10^-9 m si este punto se encuentra. a) a lo largo del eje del dipolo más cercano de la carga positiva;
b) 45° sobre el eje del dipolo, pero más cerca de la carga positiva;
c) 45° sobre el eje, pero más cerca de la carga negativa. Considere V= 0 en r=
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12. ¿Qué diferencia de potencial se necesita para impartir a un núcleo de helio (Q= 3.2 x10-19 C) 125 keV de energía cinética?
13. Una carga puntual de 133 µC se coloca a 36 cm de otra carga idéntica. Se traslada una carga de 1.5 µC del punto a al punto b de la figura. ¿Cuál es el cambio en la energía potencial? –
Tarea #4
Capacitancia dieléctricos y Almacenamiento de Energía Eléctrica 1. Las dos placas de un capacitor tienen 12800 µC y 2800 µC de carga, respectivamente, cuando la diferencia de potencial es de 930 V. ¿Cuál es la capacitancia? –
2. La carga en un capacitor se incrementa en 26 µC cuando el voltaje a través de él aumenta desde 28 V hasta 78 V. ¿Cuál es la capacitancia del capacitor?
3. Un capacitor de 7.7 µF se carga con una batería de 125 V y luego se desconecta de la batería. Cuando este capacitor (C1) se conecta a un segundo capacitor (inicialmente descargado), C2, el voltaje final en cada capacitor es de 15 V. ¿Cuál es el valor de C2?
4. Se requieren 15 J de energía para mover 0.20 µC de carga de una placa a otra de un capacitor de 15 µF. ¿Cuál es la carga que hay en cada placa?
5. ¿Cuál es la capacitancia por unidad de longitud (F*m) de un cable coaxial cuyo conductor interno tiene un diámetro de 1.0 mm y una funda exterior cilíndrica de 5.00 mm de diámetro? Suponga que el espacio entre las placas está lleno de aire.
6. El aire seco sufre un rompimiento eléctrico cuando el campo eléctrico excede un valor aproximado de 3.0 3 106 V/m. ¿Qué cantidad de carga debe localizarse en el capacitor si el área de cada placa es de 6.8 cm2?
7. ¿Qué tan intenso es el campo eléctrico entre las placas de un capacitor de 0.80 µF con separación de aire si las placas están separadas 2.0 mm y cada una tiene una carga de 92 µC?
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12. a) Determine la capacitancia equivalente del circuito mostrado en la figura. b) Si C1 5 C2 5 2C3 5 24.0 mF, ¿cuánta carga está almacenada en cada capacitor cuando V 5 35.0 V?
13. Hay un campo eléctrico cerca de la superficie de la Tierra cuya intensidad es aproximadamente de 150 Vym. ¿Cuánta energía por m3 está almacenada en este campo?
14. Dos dieléctricos diferentes llenan la mitad del espacio entre las placas de un capacitor de placas paralelas, como se muestra en la figura 24-30. Determine una expresión para la capacitancia en términos de K1, K2, el área A de las placas y la separación d. [Sugerencia: ¿Puede considerar este capacitor como dos capacitores en serie o en paralelo?]
15. Un desfibrilador cardiaco se usa para impartir una descarga a un corazón que está latiendo de manera errática. Se carga un capacitor en este aparato a 7.5 kV y almacena 1200 J de energía. ¿Cuál es su capacitancia?
