Capítulo 26: Capacitancia y materiales dieléctricos

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 66 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 66. En el ejemplo 26.1 se exploró un capacitor cilíndrico de longitud l, con radios a y b respectivamente, en los dos conductores. En la sección ¿Qué pasaría si? de este ejemplo, se afirmó que era más efectivo,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 65 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 65. Determine la capacitancia equivalente de la combinación que se muestra en la figura P26.65. (Sugerencia: utilice la simetría involucrada.) Solución: Solución 1: Solución 2:     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO FÍSICA SERWAY VOLUMEN 1.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 64 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 64. Considere dos alambres largos, paralelos y de cargas opuestas, de radios r y con una separación D entre sus centros, que es más grande que r. Si la carga está distribuida uniformemente en la superficie de cada…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 63 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 63. Los capacitores C1 = 6.00 μF y C2 = 2.00 μF son cargados en paralelo mediante una batería de 250 V. Los capacitores se desconectan de la batería y entre sí. A continuación se conectan de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 62 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 62. Calcule la capacitancia equivalente entre los puntos a y b de la figura P26.62. Observe que este sistema no se trata de una combinación simple en serie o en paralelo. (Sugerencia: suponga una diferencia de potencial ΔV…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 61 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 61. Un capacitor de placas paralelas con una separación d entre sus placas está cargado a una diferencia de potencial ΔV0. Mientras está conectado a la batería, entre sus placas se introduce una placa dieléctrica de espesor d…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 60 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 60. Un capacitor de placas paralelas, con placas de área LW y separación de placa t, tiene la región entre sus placas llena con cuñas de dos materiales dieléctricos, como se muestra en la figura P26.60. Suponga que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 59 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 59. Un capacitor aislado de capacitancia no conocida ha sido cargado a una diferencia de potencial de 100 V. Cuando el capacitor con carga es conectado en paralelo con un capacitor sin carga de 10 μF, la diferencia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 58 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 58. Con la finalidad de reparar una fuente de energía para un amplificador estereofónico, un técnico en electrónica necesita un capacitor de 100 μF capaz de soportar una diferencia de potencial de 90 V entre placas. El único…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 57 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 57. Considere un capacitor construido con dos placas cuadradas de lado l y separación d, como sugiere la figura P26.56. Puede suponer que d es mucho menor que l. Las placas tienen cargas estáticas distribuidas uniformemente `+Q0 y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 56 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 56. Se fabrica un capacitor a partir de dos placas cuadradas de lados  y separación d. Las placas +Q y -Q son colocadas en las placas y después se retira la fuente de energía. En el interior…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 55 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 55. Al tomar en consideración el suministro de energía de un automóvil, un parámetro importante es la energía por cada unidad de masa (en joules por kilogramo) de la fuente. Con los datos siguientes, compare la energía por…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 54 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 54. Un capacitor de 10.00 μF está cargado a 15 V. A continuación se le conecta en serie con un capacitor de 5.00 μF sin carga. Esta combinación en serie se conecta a una batería de 50.0 V,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 53 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 53. a) Dos esferas de radios a y b tienen sus centros separados una distancia d. Demuestre que la capacitancia de este sistema es siempre y cuando d sea grande en comparación con a y b. (Sugerencia: ya…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 52 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 52. Un capacitor horizontal de placas paralelas, con vacío entre sus placas, tiene una capacitancia de 25.0 μF. Un líquido no conductor, con constante dieléctrica 6.50, se vierte en el espacio entre las placas, y llena una fracción…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 51 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 51. Un capacitor de placas paralelas se elabora con material dieléctrico cuya constante dieléctrica es 3.00 y cuya resistencia dieléctrica es 2.00 * 108 V/m. La capacitancia deseada es de 0.250 μF y el capacitor debe resistir una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 50 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 50. a) Dibuje un diagrama de circuito que muestre cuatro capacitores entre dos puntos a y b para el que la siguiente expresión determine la capacitancia equivalente: b) Encuentre el valor de C1. c) Suponga que una batería…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 49 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 49. Un capacitor de placas paralelas de 2.00 nF se carga a una diferencia de potencial inicial ΔVi = 100 V y luego se aísla. El material dieléctrico entre las placas es mica, con una constante dieléctrica de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 48 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 48. El conductor de una línea de transmisión eléctrica aérea es un alambre de aluminio largo de 2.40 cm de radio. Suponga que, en un momento particular, porta una carga por longitud de 1.40 μC/m y su potencial…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 47 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 47. Cuatro placas metálicas paralelas P1, P2, P3 y P4, cada una con una superficie de 7.50 cm2, están separadas por una distancia d = 1.19 mm, como se observa en la figura P26.47. P1 está conectada a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 46 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 46. Dos grandes placas metálicas paralelas están orientadas en sentido horizontal y están separadas una distancia 3d. Están unidas mediante un alambre a tierra, e inicialmente las placas no tienen carga. Ahora se inserta entre las placas una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 45 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 45. El conductor interno de un cable coaxial tiene un radio de 0.800 mm, y el radio interno del conductor externo es de 3 mm. El espacio entre los conductores está lleno de polietileno, que tiene una constante…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 44 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 44. La expresión general de la ley de Gauss describe la forma en que una carga produce un campo eléctrico en un material, así como en el vacío. Se trata de donde e = ke0 es la permitividad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 43 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 43. Un objeto pequeño con un momento de dipolo eléctrico P se coloca en un campo eléctrico no uniforme E = E(x)i. Es decir, el campo está orientado en la dirección x y su magnitud depende de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 42 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 42. Un objeto rígido pequeño, con cargas positivas y negativas de 3.50 nC, está orientado de forma que la carga positiva está en las coordenadas (-1.20 mm, 1.10 mm) y la carga negativa está en el punto de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 41 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 41. Cada capacitor de la combinación que se muestra en la figura P26.41 tiene un voltaje de ruptura de 15.0 V. ¿Cuál es el voltaje de ruptura de la combinación? Solución: Solución 1: Blog Mistersolución   CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 40 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 40. Un capacitor en el aire tiene una separación entre sus placas de 1.50 cm y una superficie de placas de 25.0 cm2. Las placas están cargadas a una diferencia de potencial de 250 V y han sido…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 39 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 39. Un capacitor comercial debe fabricarse como se muestra en la figura 26.15a. Este capacitor se hace a partir de dos tiras de aluminio separadas por una tira de papel parafinado. Cada tira de aluminio y de papel…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 38 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 38. En el supermercado venden rollos de aluminio, de envoltura plástica y de papel encerado. Describa un capacitor fabricado con este tipo de materiales. Calcule su capacitancia y su voltaje de ruptura con estimaciones en orden de magnitud.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 37 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 37. Determine a) la capacitancia y b) la máxima diferencia de potencial aplicable a un capacitor de placas paralelas con dieléctrico de teflón, con una superficie de placa de 1.75 cm2 y una separación de 0.040 0 mm…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 36 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 36. a) ¿Cuánta carga se le puede suministrar a una capacitor con aire entre las placas antes de que falle, si el área de cada una de las placas es de 5.00 cm2? b) ¿Qué pasaría si? Determine…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 35 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 35. Problema de repaso. Una nube determinada en una tormenta tiene un potencial de 1.00 x 108 V en relación con un árbol. Si durante una tempestad eléctrica se transfieren 50.0 C de carga a través de esta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 34 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 34. Considere dos esferas conductoras de radio R1 y R2, separadas una distancia mucho mayor que cualquiera de sus radios, que comparten una carga total Q, sujeta a la condición de que la energía potencial eléctrica del sistema…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 33 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 33. Demuestre que la energía asociada con una esfera conductora de radio R y carga Q en el vacío es igual a U = keQ2/2R. Solución: Solución 1: Blog Mistersolución   CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 32 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 32. Dos capacitores idénticos de placas paralelas, cada uno con una capacitancia C, están cargados a una diferencia de potencial ΔV y están conectados en paralelo. En ese momento, la separación entre placas en uno de ellos se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 31 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 31. Conforme una persona se moviliza en un entorno seco, se acumula carga eléctrica en su cuerpo. Una vez que esta carga alcanza un voltaje elevado, ya sea positivo o negativo, el cuerpo se descarga mediante chispas o…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 30 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 30. El circuito de la figura P26.30 está constituido por dos placas metálicas paralelas idénticas conectadas mediante resortes metálicos idénticos a una batería de 100 V. Cuando el interruptor está abierto, las placas no tienen carga y se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 29 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 29. Un capacitor de placas paralelas tiene una carga Q y placas de área A. ¿Cuál es la fuerza que actúa en una placa para que sea atraída por la otra? En vista de que el campo eléctrico…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 28 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 28. Dos capacitores, C1 = 25.0 μF y C2 = 5.00 μF, están conectados en paralelo y cargados mediante una fuente de energía de 100 V. a) Dibuje una diagrama de circuito y calcule la energía total almacenada…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 27 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 27. a) Un capacitor de 3.00 μF se conecta a una batería de 12 V. ¿Cuánta energía se almacena en el capacitor? b) Si el capacitor hubiera estado conectado a una batería de 6 V, ¿cuánta energía hubiera…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 26 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 26. La causa inmediata de muchos fallecimientos es la fibrilación ventricular, que son las contracciones no coordinadas del corazón. Una descarga eléctrica en la caja torácica puede causar una parálisis momentánea del músculo cardiaco, después de la cual,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 25 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 25. Determine la capacitancia equivalente entre los puntos a y b en la combinación de capacitores que se muestra en la figura P26.25. Solución: Solución 1: Blog Mistersolución   CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO FÍSICA SERWAY…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 24 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 24. Si la diferencia de potencial entre los puntos a y b en la red descrita en el problema anterior, es de 60.0 V, ¿cuál es la carga almacenada en C3? Solución: Solución 1: Blog Mistersolución   CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 23 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 23. Determine la capacitancia equivalente entre los puntos a y b para el grupo de capacitores conectados como se muestra en la figura P26.23. Utilice los valores C1 = 5.00 μF, C2 = 10.00 μF y C3 =…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 22 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 22. Algunos sistemas físicos que tienen capacitancia distribuida de manera continua en el espacio, se representan como un arreglo infinito de elementos discretos de circuito; por ejemplo, la guía de onda de las microondas o el axón de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 21 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 21. Un grupo de capacitores idénticos se conecta primero en serie y después en paralelo. La capacitancia combinada en paralelo es 100 veces mayor que la correspondiente a la conexión en serie. ¿Cuántos capacitores existen en este grupo?…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 20 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 20. Considere tres capacitores C1, C2 y C3 y una batería. Si C1 se conecta a la batería, adquirirá una carga de 30.8 μC. Enseguida se desconecta C1, se descarga y se conecta en serie con C2. Cuando…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 19 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 19. Considere el circuito que se muestra en la figura P26.19, donde C1 = 6.00 μF, C2 = 3.00 μF y ΔV = 20.0 V. Primero se carga el capacitor C1, cerrando el interruptor S1. Después este interruptor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 18 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 18. De acuerdo con la especificación de diseño, el circuito temporizador que retarda el cierre de la puerta de un elevador debe tener una capacitancia de 32 μF entre los puntos A y B. a) Durante la construcción…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 17 CAPÍTULO 26 FÍSICA SERWAY 17. Cuatro capacitores están conectados como se muestra en la figura P26.17. a) Encuentre la capacitancia equivalente entre los puntos a y b. b) Calcule la carga de cada uno de los capacitores si ΔVab = 15.0 V.…