Primera evaluación nivel 1 1.- Un capacitor de placas paralelas

Primera evaluación nivel 1
1.- Un capacitor de placas paralelas lleno de aire con un área de 7.6cm2 cada placa y una separación
de las placas de 1.8mm. Sí se aplica una diferencia de potencial de 20.0Volt entre las placas del
capacitor, calcule: a) la magnitud del campo eléctrico entre las mismas, b) la densidad de carga
superficial, c) la capacitancia, d) la carga sobre cada placa.
2.- Un capacitor de placas paralelas cuadradas
de área l2, se llena con tres materiales
dieléctricos como se muestra en la figura
adjunta; considerando que l>>d, determine la
capacitancia equivalente, suponiendo que: l2 =
1.0 cm2, d=2.0mm., K1= 4.9, K2 =5.6 y K3 = 2.1
d/2
K2
d
K1
l/2
K3
l
l/2
3.- Se fabrican dos conductores de la misma
longitud y con el mismo material; el conductor A es un alambre de 1.0mm de diámetro; mientras que
el conductor B es un tubo de 2.0mm de diámetro exterior y 1.0mm de diámetro interior. Determine la
R
relación A de resistencias, medidas entre sus extremos.
RB
4.- Para la conexión de resistencias que se muestra en la figura adjunta,
encuentre: a ) La resistencia equivalente entre los puntos a y b;
R
R
considerando que cada resistencia es de 5.0Ω, b) Si se conecta una
a
batería que proporciona una diferencia de potencial de 9.0Volt entre
b
R
R
R
los puntos a y b, determine la corriente que proporciona la fuente a la
resistencia equivalente, c ) Hallar la corriente en cada resistencia.
5.- Para el circuito que se muestra en la figura adyacente.
Determine: a ) la corriente eléctrica en cada rama del circuito,
b ) la diferencia de potencial entre los puntos: a y b;
suponiendo que: R1 = 1.2Ω, R2 = 2.3Ω, V1 = 2.0Volt, V2 =
3.8Volt, V3 = 5.0Volt., c ) la energía disipada en forma de
calor en la resistencia R2.
a
R1
R1
R2
V1
V3
R1
V2
R1
b
6.- Un capacitor de 2.0nF con una carga inicial de 5.1µC se descarga por medio de un resistor de
1.3kΩ. a ) Calcular la corriente a través del resistor 9.0µs después de que el resistor se conecta en las
terminales del capacitor, b) ¿Qué carga permanece en el capacitor después de 8.0µs, c) Hallar la
corriente máxima en el resistor.
Segunda evaluación nivel 2
1.- En la figura adjunta los capacitores C1=2.16F y C2 =4.22F, están cada
uno de ellos cargados a una diferencia de 100.0V pero con polaridad
opuesta, de tal forma que los puntos a & c están en el lado de las placas
positivas de C1 & C2; mientras que los puntos d & b están conectados a las
placas negativas. Ahora se cierran los interruptores s1 & s2. Hallar: a) L a
diferencia de potencial entre los puntos e & f, b) La carga en C1 , c) La
carga en C2 .
e
a
S1
C1
f
b
d
C2
S2
c
2.- Para propósitos experimentales se construye un
capacitor de placas paralelas, cuya área de cada placa se
representa con A. Se coloca un dieléctrico de constante K
en el espacio comprendido entre las placas del capacitor
de espesor b y área A; tales que sí d es la distancia que
separa las placas, suponga que b<d: Encuentre la
capacitancia equivalente. Ver figura.
d
b
3.- Un alambre de cobre con un diámetro de 1.02mm transporta una corriente de 1.67A para
encender una lámpara de 200W. La densidad de electrones libres es de 8.5x1028electrones/m3. A )
Encontrar la magnitud de la densidad de corriente, b ) Hallar la rapidez de arrastre de los portadores
de carga.
4.- Para la conexión de resistencias que se muestra en el circuito adjunto, determinar: a )
La resistencia equivalente, b ) La corriente a través de la
a
R1
resistencia equivalente, c) La diferencia de potencial entre
R5
V
los puntos a & b indicados en el circuito, d ) La corriente en
R3
la resistencia R5; considerando que: R1 = R3 = R5 =50Ω ; R2
R2
R4
= R4 = 100Ω y V=15Volt.
b
R1
a
R2
R4
10V
R3
15V
b
5.- Para el circuito que se muestra en la figura adyacente, hallar: a) La
corriente eléctrica en cada rama del circuito, b) La potencia eléctrica en
la resistencia de 50 Ohm, c) La diferencia de potencial entre los puntos
a&b, Considere que R1= R3 =100, R2 = 75, & R4= 50.
6.- En un proceso de descarga de un capacitor con una carga inicial de 2 nF y carga 5.1µC y con una
resistencia de descarga con un valor de 1.3kΩ. a ) Determine la corriente en la resistencia justo a los
9.0µs después de haber iniciado la descarga, b ) Hallar la carga que permanece en el capacitor cuando
han pasado 8.0µs, c ) Encontrar la máxima corriente en el resistor.
Tercera evaluación nivel 3
C1
1.- Encontrar la capcitancia equivalente para el arreglo de
capacitores que se muestra en la figura adjunta; considerando que:
V=15V,
C1=C3=C5=C7=10  F;
C2=C4=C6=15  F
y
posteriormente hallar la carga que entrega la fuente; así como la
diferencia de potencial que tiene el capacitor C3.
C4
C2
V
C7
C3
C5
C6
2.- Idealmente se puede considerar un capacitor, de forma esférica para ejemplo de pizarrón de radios
a y b con 0 <a<b. Encontrar la capacitancia de este capacitor: sugerencia use la ley de Gauss para
encontrar el campo eléctrico entre los dos objetos metálicos esféricos.
3.- a ) Para la conexión de capacitores que se muestra en la figura
adjunta encuentre la energía que almacena el capacitor C1 cuando el
interruptor S2 está abierto y S1 cerrado, b ) Se coloca un dieléctrico
con constante K en el capacitor C3 y se abre el interruptor S1 cerrando
el interruptor S2 determinar la energía que se almacena en el capacitor
equivalente; considerando que C1 y C2 no tienen dieléctrico
R
R
R
b
R
a
R
𝑆1
V
𝐶3
𝑆2
𝐶1
𝐶2
4.- Para la conexión de resistencias que se muestra en la figura adjunta,
encuentre: a ) La resistencia equivalente entre los puntos a y b;
considerando que cada resistencia es de 5.0Ω, b) Si se conecta una
batería que proporciona una diferencia de potencial de 9.0Volt entre
los puntos a y b, determine la corriente que proporciona la fuente a la
resistencia equivalente, c ) Hallar la corriente en cada resistencia.
5.- El circuito que se muestra en la figura adjunta lo constituyen
tres mallas; utilizando el teorema de la conservación de energía
encontrar: a ) La corriente en cada una de las ramas del circuito,
b ) Apoyándose en el teorema de nodos, la diferencia de
potencial en la resistencia R3, c) La potencia en la resistencia R7
𝑅6
V1
𝑅1
𝑅5
V2
V3
𝑅2
𝑅3
𝑅7
6.- Un circuito RC es como el que se muestra en la figura
V4
𝑅4
adyacente,
cuando
el
interruptor S se coloca en la
1 S
posición 1 el capacitor C empieza a cargarse, a ) Determinar el
R
2
número de constantes de tiempo capacitivas para que dicho
C
capacitor se cargue a un 89% de su carga máxima, b) Cuando el
𝑅𝑑
V
capacitor tiene carga máxima el interruptor se coloca en la posición
2 iniciándose el proceso de descarga determinar el número de
constantes de tiempo capacitivas para que el capacitor pierda el 50% de su energía almacenada.