Ejercicios de fisica. Taller N° 3 Condensadores y dielectricos

Taller N° 3

CAF 3.

1.- Un capacitor de 20.0µ F está cargado con una diferencia de potencial de 800 V. el terminal del condensador cargado se conecta entonces a las de un capacitor descargado de 10.0µ F. Calcule a) la carga original del sistema, b) la diferencia de potencial final a través de cada capacitor, c) la energía final del sistema, y d) la disminución de la energía cuando los capacitores se conectan.

2.- En un cierto tipo de teclado de computadora, cada tecla tiene una pequeña placa metálica que funciona como una de las placas de un capacitor de placas paralelas relleno de aire. Cuando se oprime la tecla, la separación de las placas disminuye y la capacitancia aumenta. Los circuitos electrónicos detectan el cambio de la capacitancia y con ello la tecla que se oprimió. En un teclado en particular, el área de cada placa metálica es de 42.0 mm2, y la separación entre las placas es de 0.700 mm antes de oprimir la tecla. a) Calcule la capacitancia antes de oprimir la tecla. b) Si los circuitos son capaces de detectar un cambio en la capacitancia de 0.250 pF, ¿qué distancia hay que oprimir la tecla para que los circuitos detecten que la tecla se oprimió?

3.- Un capacitor de placas paralelas que tiene sólo aire entre las placas se carga conectándolo a una batería. Luego se desconecta el capacitor de la batería sin que ninguna carga salga de las placas. a) Cuando se coloca a través del capacitor, un voltímetro da una lectura de 45.0 V. Al insertar un dieléctrico entre las placas llenando por completo el espacio entre ellas, el voltímetro lee 11.5 V. ¿Cuál es la constante dieléctrica de este material? b) ¿Cuál será la lectura del voltímetro si se retira parte del dieléctrico de manera que sólo ocupe la tercera parte del espacio entre las placas?

4.-  Un capacitor con aire está construido con dos placas planas, cada una con área A, separadas una distancia d. Después se inserta entre ellas un bloque metálico con espesor a (menor que d) y de la misma forma y tamaño que las placas, paralelo a éstas y sin tocarlas (ver figura). a) ¿Cuál es la capacitancia de este arreglo? b) Exprese la capacitancia como un múltiplo de la capacitancia C0 cuando el bloque de metal no está presente. c) Analice lo que pasa con la capacitancia en los límites cuando a S →0 y a S→ d  

                                                 [pic 1]

5.- Se fabrica un capacitor a partir de dos placas cuadradas de lados Ɩ y separación d. Las placas +Q y - Q son colocadas en las placas y después se retira la fuente de energía. En el interior del capacitor se inserta un material de constante dieléctrica k, a cierta distancia x como se muestra en la figura adjunta    Ɩ. Suponga que d es mucho más pequeña que x. a) Determine la capacitancia equivalente del dispositivo. b) Calcule la energía almacenada en el capacitor. c) Determine la dirección y la magnitud de la fuerza ejercida sobre el dieléctrico. d) Obtenga un valor numérico para la fuerza cuando Ɩ = x /2, si Ɩ = 5.00 cm, d = 2.00 mm, el material dieléctrico es de vidrio (k = 4.50) y el capacitor fue cargado a 2000 V antes de insertar el dieléctrico. Sugerencia: puede considerar el sistema como dos capacitores conectados en paralelo. X

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