serie cuatro de física ii capacitores y corriente eléctrica

SERIE CUATRO DE FÍSICA II
CAPACITORES Y CORRIENTE ELÉCTRICA
1. Deseamos calentar a 50 °C, 250 ml de un líquido no conductor que está a 20 °C en 25 minutos; para ello, cuentas
con un bloque rectangular de C (= 3.5x10–5 m) con dimensiones A = 10 mm, B = 4 mm y C = 2 mm. Si sumergimos
el bloque en el líquido, ¿qué diferencia de potencial eléctrico debe aplicarse en las caras descritas por los lados A y C
para calentar dicho líquido? Las propiedades fisicoquímicas del líquido son: Cp = 200 J/kg°C,  = 10 g/ml.
2. En las tapas circulares de un alambre cilíndrico de Cu ( = 1.7x10-8 m y radio de 0.129 cm) se conecta a una fem de 0.97 V
produciéndose una corriente eléctrica de 10 A. ¿Cuánto vale la conductividad del Cu? ¿Cuál es la longitud del alambre?
3. Un alambre de Cu de 10 m de longitud y área transversal de 3 mm2, transporta una corriente eléctrica de 10 A cuando se aplica una
diferencia de potencial en sus extremos. ¿Cuál es la rapidez de arrastre de los electrones en el Cu? Considera que la masa atómica del
Cu es 63.5 g/mol, que un átomo de Cu aporta un electrón al proceso de conducción eléctrica y que la densidad del Cu es 8.95 g/cm3.
4. Un capacitor de 7.07 nF y 0.1 mm de separación entre placas, se encuentra ocupado en todo su volumen por un dieléctrico. Si cuando
la diferencia de potencial eléctrico que se aplica entre las placas es 2x104 V se transporta una corriente eléctrica, en el dieléctrico, de
8x10–5 A, determina la constante dieléctrica del dieléctrico. La resistividad del dieléctrico es 2x1011 m.
5. Se desea calentar un litro de agua, inicialmente a 20 °C, con un bloque rectangular que tiene resistividad de 5x10–4 m y dimensiones
de A = 20 mm, B = 1 mm y C = 5 mm. Si sobre las caras formadas por los lados AB se conecta una fem de 10 V, ¿qué temperatura
alcanza el agua en un minuto? Cp del agua es 4186 J/kg°C y la  del agua 1 g/cm3.
6. Considera dos capacitores, C1 y C2, conectados en serie a una fem de 100 V. Ambos capacitores tienen un área de
6 cm2 y una distancia de separación entre placas de 2 mm. Si los capacitores se llenan a la mitad de su volumen con un
material dieléctrico ( = 3), tal y como se muestra en la imagen; determina la carga almacenada, la diferencia de
potencial eléctrico y la energía almacenada por cada capacitor.
7. Un capacitor de placas paralelas tiene una capacitancia de 6 nF. Si la separación entre las placas se triplica y se inserta un material
dieléctrico que llena por completo al capacitor, la capacitancia se incrementa a 9 nF. ¿Cuánto vale la constante dieléctrica del material?
8. Para cada capacitor del circuito mostrado, determina la energía, la diferencia de potencial eléctrico y la carga
almacenada si el circuito se conecta a una fem de 200 V. Las capacitancia de los capacitores son C1 (8 F), C2 (4 F),
C3 (6 F) y C4 (10 F).
9. Un capacitor de 1 nF que se llena en su totalidad con un material dieléctrico ( = 3.5 y resistividad de 5x106 m) se conecta a una fem
de 100 V. Determina la corriente eléctrica que pasaría a través del material dieléctrico.
10. Deseas evaporar medio litro de agua, originalmente a 20 °C, en una hora. Para ello, cuantas con un bloque
rectangular de Au ( = 2.22x10–8 m) con dimensiones A = 20 mm, B = 1 mm, C = 5 mm que sumergimos en el agua.
¿Sobre qué caras del bloque rectangular debe aplicarse una diferencia de potencial eléctrico de 3.05 mV para conseguir evaporar el
agua?. Considera que el agua hierve a 92 °C en CU, que el Cp del agua es 4186 J/kg°C y  del agua es 1 g/cm3.