domingo, 23 de octubre de 2011

Tema 26



Capitulo 26. Capacitancia


El condensador.


26-1. ¿Cuál es la carga máxima que puede acumularse en una esfera metálica de 30 mm de diámetro y rodeado por el aire?

26-2. ¿Cuánta carga puede acumularse en una esfera metálica de radio de 40 mm si se sumerge en el aceite del transformador, cuya rigidez dieléctrica es de 16 MV / m?

26-3. ¿Cuál sería el radio de una esfera de metal de tal aire si esta pudiera contener teoricamente pudiera contener una carga de 1C?

26-4. Un condensador de placas paralelas de 28 mF está conectado a una fuente de diferencia de potencial de 120 V. ¿Cuánta carga será almacenada en este condensador?

26-5. Una diferencia de potencial de 110 V se aplica a través de las placas de un condensador de placas paralelas. Si la carga total en cada placa es de 1200 m C, ¿cuál es la capacidad?

26-6. Determine la capacitancia de un condensador de placas paralelas si en cada placa se acumula una carga de 1600 mC cuando la diferencia de potencial es de 80 V.

26-7. ¿Qué diferencia de potencial se requiere para almacenar una carga de 800 mC en un condensador de 40 mF?

26-8. Escriba una ecuación para el potencial en la superficie de una esfera de radio r en en funcion de la permitividad del medio circundante. Demuestre que la capacitancia de una esfera semejante está dada por C= 4piER.

* 26-9. Un condensador esférico tiene un radio de 50 mm y está rodeado por un medio cuya permitividad es de 3 x 10 -11 C 2 / N m 2. ¿Cuánta carga puede ser transferida a esta esfera por una diferencia de potencial de 400 V?

26-10. Entre las placas de un condensador de 5 mF hay una separación de 0,3 mm de aire. ¿Cuál será la carga de cada placa para una diferencia de potencial de 400 V? ¿Cuál es el área de cada placa?

26-11. Las placas de un condensador estan separadas 3 mm y tienen un area de 0.04 m 2. ¿Cuál es la capacitancia si el dieléctrico es aire?

26-12. Las placas de un condensador tienen un area de 0.034 m 2 y una separación de aire de 2 mm. La diferencia de potencial entre las placas es de 200 V. ¿Cuál es la capacitancia, y cuál es la intensidad del campo eléctrico entre las placas? La carga que en cada plato?

26-13. Un condensador cuyas placas tienen un area de 0.06 m2 y una separación de 4 mm entre ellas, tiene una diferencia de potencial de 300 V cuando el aire es el dieléctrico. ¿Cuál es la capacidad para dieléctricos de aire (K = 1) y la mica (K = 5)?

26-14. ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico para la mica y el aire en el problema 26-13?

26-15. Determine la capacitancia de un condensador de placas paralelas si el área de cada placa es de 0.08 m2, la separación de las placas es de 4 mm, y el dieléctrico es (a) aire, (b) papel parafinado (K = 2)?

26-16. Las dos placas paralelas de un condensador tienen una separacion de 4.0 mm y el area de cada una de ellas es de 0.03 m2. El dielectrico es de vidrio (K = 7.5) es el dieléctrico, y el voltaje de la placa es de 800 V. ¿Cuál es la carga de cada plato, y lo que es la intensidad del campo eléctrico entre las placas?

* 26-17. Se desea fabricar un condensador de placas paralelas con capacitancia de 2.0 nF, utilizando mica (K = 5) como dieléctrico, y debe ser capaz de soportar una diferencia de potencial máxima de 3000 V. La resistencia dieléctrica de la mica es de 200 MV / m. ¿Cuál es el área mínima de las placas del condensador puede tener?

26-18. Calcule la capacitancia equivalente de un condensador de 6 mF y otro de 12 mF conectados (a) en serie, (b) en paralelo.

26-19. Determine la capacitancia efectiva de un condensador de 6 mF y otro de 15 mF conectados (a) en serie y (b) en paralelo?

26-20. ¿Cuál es la capacidad equivalente para condensadores de 4, 7 y 12 mF conectados (a) en serie, (b) en paralelo?

26-21. Determine la capacitancia equivalente para condensadores de 2, 6 y 8 mF conectados (a) en serie, (b) en paralelo?

26-22. Dos condensadores de 20 y 60 mF estan conectados en paralelo. Despues la pareja se conecta en serie con un condensador de 40 mF. ¿Cuál es la capacitancia equivalente?

* 26-23. Si se establece una diferencia de potencial de 80 V a traves del grupo de condensadores del problema 26-22, ¿cuál es la carga en el 40 - F condensador m? ¿Cuál es la carga en el 20 - F condensador m? (En primer lugar encontramos carga total, y luego encontrar la carga y el voltaje en cada condensador.)

* 26-24. Calcule la capacidad equivalente de un circuito en el cual un condensador de 6 mF esta conectado en serie con dos condensadores en paralelo cuyo capacidades son de 5 y 4 m de F.

* 26-25. ¿Cuál es la capacidad equivalente para el circuito dibujado en la figura. 26-15?

* 26-26. ¿Cuál es la carga en el condensador de 4 mF de la figura. 26-15? ¿Cuál es el voltaje a través de los 6 - condensador m F?

* 26-27. Un condensador de 6 y otro de 3 mF están conectados en serie con una batería de 24 V. ¿Cuales son la carga y el voltaje a traves de cada condensador?

* 26-28. Si los condensadores 6 y 3 mF del problema 26-27 se vuelve a conectar en paralelo con una batería de 24 V, lo que son la carga y de voltaje en cada condensador?

* 26-29. Calcule la capacitancia equivalente para todo el circuito mostrado en la fig. 26-16. ¿Cuál es la carga total de la capacidad equivalente?

* 26-30. ¿Cuáles son la carga y el voltaje a traves de cada uno de los condensadores de la figura. 26-16? (Vea el problema. 26-29).

26-31. ¿Cuanta energía potencial se encuentra almacenada en el campo eléctrico de un condensador de 200 mF cuando este se carga con un voltaje de 2400 V?

26-32. ¿Cuál es la energía almacenada en un condensador de 25 mF cuando la carga en cada una de sus placas es de 2400 mC? ¿Cuál es el voltaje a traves del condensador?

26-33 ¿Cuánto trabajo se requiere para cargar un condensador hasta una diferencia de potencial de 30 kV si hay 800 mC en cada placa?

* 26-34. Las placas paralelas de un condensador tienen un área de 4 cm2 y una separación de 2 mm. Un dieléctrico cuya constante es K = 4.3 se coloca entre las placas, y el condensador se conecta a una batería de 100-V. ¿Cuánta energía se almacena en el condensador?

26-35. ¿Cuál es el voltaje de ruptura de un condensador con dieléctrico de vidrio (K = 7.5) si la separación de las placas es de 4 mm? La rigidez dieléctrica promedio es de 118 MV / m.

26-36. Un condensador tiene una diferencia de potencial de 240 V, placas con un área de 5 cm2 y una separación entre ellas de 3 mm. ¿Cuáles son la capacitancia y el campo eléctrico que existe entre las placas? ¿Cuál es la carga de cada plato?

26-37. Suponga que el condensador del problema 26-36 se desconecta de la batería de 240 V y luego se inserta mica (K = 5) entre las placas? ¿Cuáles son los nuevos valores de voltaje y campo eléctrico? Si la batería de 240 se vuelve a conectar, lo que se cobrará en las placas?

26-38. Un condensador de 6 mF se carga con una batería de 24 V y luego se desconecta. Cuando se inserta un dieléctrico, el voltaje cae a 6 V. ¿Cuál es la carga total del condensador después de la batería se ha vuelto a conectar?

26-39. Un condensador está formado por 30 placas paralelas cada una de 20 x 20 cm. Si cada placa se separa por 2 mm de aire seco, lo que es la capacidad total?

* 26-40. Cuatro condensadores A, B, C y D tienen capacitancias de 12, 16, 20 y 26 m F, respectivamente. Los condensadores A y B están conectadas en paralelo. La combinación se conecta en serie con C y D. ¿Cuál es la capacidad efectiva?

* 26-41. Considere el circuito dibujado en la figura. 26-17. ¿Cuál es la capacitancia equivalente del circuito? ¿Cuáles son la carga y el voltaje a traves del condensador de 2 mF?

* 26-42. Dos condensadores identicos de 20 mF, A y B se conectan en paralelo con una batería de 12 V. ¿Cuál es la carga de cada condensador si una hoja de porcelana (K = 6) se inserta entre las placas del condensador y B de la batería permanece conectada?

* 26-43. Tres condensadores A, B y C tienen capacitancias de 2, 4 y 6 mF respectivamente. Calcule la capacitancia equivalente si los tres están conectados en serie con una fuente de 800 V. ¿Cuáles son los cargos y de tensión en el 4 - condensador m F?

* 26-44. Supongamos que los condensadores del problema 26-43 se conectan nuevamente en paralelo con la fuente de 800 V. ¿Cuál es la capacitancia equivalente? ¿Cuáles son las cargas y el voltaje a traves del condensador de 4 mF?

* 26-45. Demuestre que la capacitancia total de un condensador con placas multiples que contenga N placas separadas entre si por aire esta dada por:
C0=(N-1)eoA/d

* 26-46. La densidad de energía u de un condensador se define como la energía potencial (EP) por unidad de volumen (Ad) del espacio comprendido entre las placas. Usando esta definición y varias fórmulas de este capítulo, se derivan de la relación siguiente para encontrar la densidad de energía, u:
u = ½ e0E2

* 26-47. Un condensador entre cuyas placas hay una separación de 3.4 mm esta conectado a una batería de 500V. Use la relación deriva en el problema 26-44 para calcular la densidad de energía entre las placas?

26-48. Cierto condensador tiene una capacitancia de 12 mF cuando sus placas tienen una separacion de 0.3 mm de espacio vacio. Una batería de 400 V cargos de las placas y luego se desconecta el condensador. (A) ¿Cuál es la diferencia de potencial entre las placas si una hoja de baquelita (K = 7) se inserta entre las placas? (B) ¿Cuál es la carga total sobre las placas? (C) ¿Cuál es la capacidad de insertar el dieléctrico? (D) ¿Cuál es la constante dieléctrica de la baquelita? (D) ¿Cuánto costo adicional se puede colocar en el condensador si la batería de 400 V se vuelve a conectar?

* 26-49. Un desfibrilador médico usa un condensador ´para reanimar a las víctimas de ataques cardiacos. Supongamos que un 65 - condensador m F de tal dispositivo se carga a 5000 V. ¿Cuál es la energía total almacenada? Si el 25 por ciento de esta energía pasa a través de una víctima de 3 ms, lo que potencia se entrega?

* 26-50. Considere la posibilidad de tres condensadores de 10, 20 y 30 m F. Mostrar cómo estos pueden ser conectados para producir el equivalente capacidades máximas y mínimas y la lista de los valores. Dibuje un diagrama de una conexión que se traduciría en una capacidad equivalente de 27,5 m F. Mostrar una conexión que se traducirá en una capacidad combinada de 22,0 m F.

* 26-51. Un condensador de aire de 4 mF está conectado a una fuente de diferencia de potencial de 500 V. Despues el condensador se desconecta de la fuente y se le inserta una lamina de mica (K = 5) entre las placas. ¿Cuál es la nueva tensión en el condensador? Ahora vuelva a conectar la batería de 500 V y calcular la carga final del condensador? ¿En qué porcentaje se la energía total en el aumento del condensador, debido a que el dieléctrico?

* 26-52. Un condensador de 3mF y otro de 6 mF están conectados en serie a una batería de 12 V. ¿Cual es la energía total del sistema? ¿Cuál es el total de energía si están conectados en paralelo? ¿Qué es la energía total para cada una de estas conexiones si la mica (K = 5) se utiliza como un dieléctrico para cada condensador?

6 comentarios:

  1. Oye quisiera saber de donde sacaste esta informacion ?

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  2. Esque necesito los temas 27 y 28 de esa misma informacion...

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  3. ammmmm pues me pasaron la sexta edicion en ingles.. y los paso al traductor y checo si coinciden con el libroo..

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  4. no puedo ver bien todas las imganenes :s me pueden ayudar?

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  5. Si todos hacen trama por que ustedes no. (?) :x
    https://youtu.be/FrG4TEcSuRg

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