fc3adsica-general-10ma-edicic3b3n-schaum

228 FÍSICA GENERAL25.24 [II] La combinación de capacitores en paralelo que se muestra en la figura 25-7 está conectada a una fuente de120 V. Calcule la capacitancia equivalente C eq, la carga en cada capacitor y la carga en la combinación.Para una combinación en paralelo,C eq C 1 C 2 2.0 pF 6.0 pF 8.0 pFA cada capacitor se le aplica una diferencia de potencial de 120 V. Por consiguiente,q 1 C 1V 1 (2.0 × 10 12 F)(120 V) 0.24 nCq 2 C 2V 2 (6.0 × 10 12 F)(120 V) 0.72 nCLa carga de la combinación es q 1+q 2 960 pC. O, podría escribirseq C eqV (8.0 × 10 12 F)(120 V) 0.96 nC25.25 [III] Cierto capacitor consta de dos placas paralelas conductoras, cada una con un área de 200 cm 2 , separadaspor un espacio de aire de 0.40 cm. a) Calcule su capacitancia. b) Si el capacitor se conecta a una fuente de500 V, calcule la carga, la energía almacenada y el valor de E entre las placas. c) Si un líquido con K 2.60se vacía entre las placas para sustituir al espacio de aire, ¿cuánta carga adicional fluirá hacia el capacitordesde la fuente de 500 V?a) Para un capacitor de placas paralelas con un espacio de aire,C ¼ K 0Ad ¼ð1Þð8:85 10 12 F=mÞ 200 10 4 m 24:0 10 3 m ¼ 4:4 10 11 F ¼ 44 pFb) q CV (4.4 × 10 11 F)(500 V) 2.2 × 10 8 C 22 nCEnergía 1 2 qV 1 2 ð2:2 10 8 CÞð500 VÞ ¼5:5 10 6 J ¼ 5:5 JE ¼ V d ¼500 V4:0 10 3 m ¼ 1:3 105 V=mc) Ahora el capacitor tendrá una capacitancia K 2.60 más grande que antes. Por consiguiente,q CV (2.60 × 4.4 × 10 11 F)(500 V) 5.7 × 10 8 C 57 nCEl capacitor ya tenía una carga de 22 nC y entonces se le deben agregar 57 nC 22 nC o 35 nC.25.26 [II] Dos capacitores, de 3.0 F y 4.0 F, se cargan individualmente con una batería de 6.0 V. Una vez desconectadosde la batería, se conectan juntos, con la placa negativa de uno a la placa positiva del otro. ¿Cuáles la carga final en cada capacitor?Sea 3.0 F C 1y 4.0 F C 2. En la figura 25-8 se muestra esta situación. Antes de conectarlos, suscargas sonq 1 C 1V (3.0 × 10 6 F)(6.0 V) 18 Cq 2 C 2V (4.0 × 10 6 F)(6.0 V) 24 Ca) Antes b) DespuésFigura 25-8www.FreeLibros.com