Taller electromagnetismo

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE COLOMBIA

[pic 1]

PRIMERA ENTREGA DE LA MATRIZ SEGUNDO CORTE

Janier Mauricio Gomez Rincón

Edna Yohana Olivera Bermúdez

Yenny Paola Machuca

Grupo 2

Facultad de Ingeniería

Bogotá 17 de marzo de 2019

Contenido

PROBLEMA No. 51, Física universitaria con física moderna PAG 842 SEAR . ZEMANSKY Vol 2, DECIMOSEGUNDA EDICIÓN.        3

PROBLEMA No. 61, Física universitaria con física moderna PAG 843 SEAR . ZEMANSKY Vol 2, DECIMOSEGUNDA EDICIÓN.        4

PROBLEMA No. 71, Física universitaria con física moderna PAG 844 SEAR . ZEMANSKY Vol 2, DECIMOSEGUNDA EDICIÓN.        7

PROBLEMA No. 2, Capítulo 27 Física  PAG 629  HALLIDAY, DAVID.  Vol 2, QUINTA EDICIÓN.        9

PROBLEMA No. 12, Capítulo 27 Física  PAG 629  HALLIDAY, DAVID.  Vol 2, QUINTA EDICIÓN.        10

PROBLEMA No. 12, Capítulo 28 Física  PAG 656  HALLIDAY, DAVID.  Vol 2, QUINTA EDICIÓN.        12

PROBLEMA No. 8, Física universitaria con física moderna PAG 864 SERWAY Vol 2, DECIMO SEGUNDA EDICION        14

PREGUNTA No. 8, Física universitaria con física moderna PAG 862 Serway Vol. 2, DECIMO SEGUNDA EDICION        15

PROBLEMA No. 51, Física universitaria con física moderna PAG 842 SEAR . ZEMANSKY Vol 2, DECIMOSEGUNDA EDICIÓN.

24.51 Suponga que la batería del problema 24.50 permanece conectada mientras se separan las placas. ¿Cuáles son las respuestas para los incisos a) a d) después de haber separado las placas?

ANALISIS DEL PROBLEMA

IDENTIFICACION DEL FENOMENO.

Si el condensador permanece conectado a la batería, la batería mantiene la diferencia de potencial entre las placas constante cambiando la carga en las placas.

IDENTIFICACION DE LA INFORMACION.

Placas paralelas del condensador: [pic 2]

Batería: 12V.

IDENTIFICACION DE LAS METAS

1. Encontrar la capacitancia
2. Encontrar la carga en cada placa
3. Calcular el campo eléctrico entre las placas
4. Calcular la energía almacenada en el condensador.

MODELACION FISICA – MATEMATICA (CONOCIMIENTOS)

• [pic 3]

• [pic 4]

• [pic 5]

• [pic 6]

DESARROLLO, APLICACIÓN Y CALCULOS

1.  = [pic 7][pic 8]

1. Si el condensador permanece conectado a la batería de 12V, entonces

[pic 9]

1. [pic 10]

1.  [pic 11]

CONCLUSION:

• Mientras se aumente la separación de las placas, disminuye la capacitancia con un voltaje constante. Esto significa que Q disminuye y U disminuye. Además, que  Entonces E disminuye. Entonces, se llega a la misma conclusión que [pic 12][pic 13]

PROBLEMA No. 61, Física universitaria con física moderna PAG 843 SEAR . ZEMANSKY Vol 2, DECIMOSEGUNDA EDICIÓN.

24.61 Tres capacitores con capacitancias de 8.4, 8.4 y 4.2  están conectados en serie a través de una diferencia potencial de 36V. [pic 14]

1. ¿Cuál es la carga del capacitor de 4?2?[pic 15]
2. ¿Cuál es la energía total almacenada en los tres capacitores?
3. ¿Los capacitores de desconectan de la diferencia de potencial sin permitir que se descarguen? Después se vuelven a conectar en paralelo entre si, con las placas con carga positiva conectadas. ¿Cuál es el voltaje a través de cada capacitor en la combinación en paralelo?
4. ¿Cuál es la energía total que ahora esta almacenada en los capacitadores?

ANALISIS DEL PROBLEMA

IDENTIFICACION DEL FENOMENO

Debemos reemplazar los 3 capacitadores en serie por su equivalente. La carga en el capacitador equivalente es igual a la carga en cada uno de los capacitadores originales.

IDENTIFICACION DE LA INFORMACION.

[pic 16]

IDENTIFICACION DE LAS METAS

1. Calcular la carga del condensador de 4.2[pic 17]
2. Calcular la energía total almacenada por los tres condensadores.
3. Encontrar si los condensadores se descargan si se desconectan de la diferencia potencial y al volverse a conectar en paralelo entre si, con las placas de carga positiva, encontrar el voltaje a través de cada condensador.
4. Calcular la energía total que se almacena en los condensadores.

MODELACION FISICA – MATEMATICA (CONOCIMIENTOS)

 ; [pic 18][pic 19]

[pic 20]

[pic 21]

[pic 22]

DESARROLLO, APLICACIÓN Y CALCULOS

 ; , [pic 23][pic 24][pic 25]

[pic 26]

Los 3 condensadores están en serie por lo que cada uno tiene la misma carga.

1. Usando, Podemos conocer cada Q y sabiendo que: [pic 27][pic 28]

[pic 29]

[pic 30]

[pic 31]

[pic 32]

La carga positiva total que está disponible para ser distribuida en las placas superiores de los tres condensadores es:

[pic 33]

[pic 34]

Una vez finalizado el circuito, la carga se distribuye para hacer .[pic 35]

;  ; [pic 36][pic 37][pic 38]

/ 4.2[pic 39][pic 40]

Usando, y en la ecuación, tenemos: [pic 41][pic 42][pic 43]

5 y [pic 44][pic 45]

Entonces, [pic 46]

El voltaje a través de cada condensador en la combinación paralela es 11V.

1. [pic 47]

 entonces  [pic 48][pic 49][pic 50]

CONCLUSION

La capacitancia equivalente para los capacitores en serie es más pequeña que cada uno de los capacitores originales.

También podemos usar [pic 51]

PROBLEMA No. 71, Física universitaria con física moderna PAG 844 SEAR . ZEMANSKY Vol 2, DECIMOSEGUNDA EDICIÓN.

24.71 El espacio entre las placas paralelas de un capacitador esta ocupado por dos bloques de dieléctricos, uno con constante K1 y otro con constante K2. Cada bloque tiene un espesor de d/2, donde d es la distancia entre las placas. Demuestre que la capacitancia es:

[pic 52]

[pic 53]

IDENTIFICACION DEL FENOMENO

Si , tenemos que calcular el efecto de los dieléctricos en la diferencia de potencial entre las placas.[pic 54]

IDENTIFICACION DE LA INFORMACION.

Dejando que el potencial de la placa positiva sea,  el potencial de la placa negativa sea  y el potencial en medio de las placas donde se encuentran los dieléctricos sea [pic 55][pic 56][pic 57]

[pic 58]

IDENTIFICACION DE LAS METAS

Demostrar según la figura, que la capacitancia es igual a:

[pic 59]

MODELACION FISICA – MATEMATICA (CONOCIMIENTOS)

[pic 60]

DESARROLLO, APLICACIÓN Y CALCULOS

 y [pic 61][pic 62]

 y . [pic 63][pic 64]

[pic 65]

 . [pic 66][pic 67]

[pic 68]

CONCLUSION

Una forma equivalente de calcular C es considerar que el capacitor es dos en serie, uno con dieléctrico constante  y el otro con constante dieléctrica y ambas con separación de placas d/2. (Se puede imaginar insertando una placa conductora delgada entre las placas dieléctricas.[pic 69][pic 70]

[pic 71]

[pic 72]

Dado que están en serie, la capacitancia total C esta dada por:

...