Practica 7 – Materiales Electricos y Magneticos

:
FISICA III
Departamento de Física y Química
Escuela de Formación Básica
GUÍA DE PROBLEMAS 7 - PROPIEDADES ELÉCTRICAS Y MAGNÉTICAS
DE LOS MATERIALES.
Temas:
•
Capacitores con dieléctricos
•
Materiales magnéticos
Problemas:
7.1. Un capacitor de caras paralelas tiene una capacidad de 1.10-10 F , área de placas de 100cm2 y mica
(εr = 5.4) como dieléctrico. Para una d.d.p. de 50 V, calcular:
a) E, P y D en la mica.
b) La carga libre en las placas.
c) La carga superficial de polarización.
7.2. Se cargan dos placas paralelas de 100cm2 cada una con cargas iguales y opuestas de 8.9 x10-7C.
Cuando se intercala un dieléctrico entre las placas, se establece un campo eléctrico de intensidad
1.4 x 106 V/m, encontrar:
a) La constante dieléctrica del material.
b) La carga inducida en la superficie del dieléctrico.
7.3. Se carga con una batería un capacitor de placas paralelas de 10cm2. La diferencia de potencial entre
las placas es de 600V y la distancia que las separa es d = 10mm. Luego se desconecta de la batería y se
llena por completo el espacio comprendido entre las placas con un dieléctrico de constante k =3. Calcular.
a) La nueva diferencia de potencial.
b) La nueva capacidad.
c) Los vectores P y D.
7.4. Entre las placas de un capacitor que están separadas una distancia d, de área A, se coloca un
dieléctrico de espesor b (b<d) y constante dieléctrica k, calcule:
a) La nueva capacidad del sistema.
b) El valor del campo eléctrico en el aire y en el dieléctrico, el valor de la polarización P y el valor
de D entre las placas si se aplica a ese capacitor una d.d.p. de 120V.
7.5. Calcule las capacidades de los capacitores, iguales en forma, salvo que se han colocado los
dieléctricos como indica la Figura 7.1. El área total es de 100 cm2, la distancia entre las placas es 1 cm,
ε1 = 2ε0 y ε2 = 3.5ε0. Si se aplica una misma diferencia de potencial de 100V a cada sistema de
capacitores.
a) Determine en cada caso los valores de E, P y D en todo el espacio entre placas.
b) Calcule en cada caso la carga libre en las placas que enfrenta a cada dieléctrico.
Figura 7.1
7.6. Sobre un anillo de material paramagnético, de susceptibilidad χm = 2 x 10 -2, hay devanadas 1000
vueltas, por ellas circula una corriente de 1.3 A. Si el anillo tiene 15cm de longitud media, determine:
a) El campo H.
b) La permeabilidad magnética μ..
c) La magnetización M.
d) El campo magnético B resultante.
7.7. Un anillo de hierro de 5cm de radio medio y 2cm2 de sección tiene una permeabilidad de 1000 μo,
supuesto constante, y esta devanado con 1500 vueltas por el que circula una corriente I= 1 A Calcule.
a) La autoinducción de la bobina.
b) Los campos B y H.
c) La magnetización del hierro.
d) La energía almacenada en el campo magnético.
7.8. El electroimán de la Figura 7.2 tiene un núcleo de hierro y trabaja con una permeabilidad de 800μo
sus dimensiones son: longitud total 200 cm incluido el entrehierro, este mide 2 cm, y su sección es de
(10 x 10) cm2. Determine el número de ampere - vueltas necesario para lograr un campo de 0.5 T,
suponiendo que el campo magnético en el entrehierro es igual al del hierro. Luego determine:
a) El valor de H en el hierro y en el entrehierro.
b) El valor de M en ambos casos.
c) Halle una posible configuración de la bobina (número de vueltas y corriente por cada espira).
Figura 7.2
Figura 7.2
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Recopilación, revisión y edición: G. Colombo, M. Matar, B. Milicic
Coordinación J. Hisano
Año 2010
7.9. Se construye una autoinducción variable devanando una bobina sobre un núcleo de hierro de 30 cm
de longitud que tiene un entrehierro ajustable. El hierro trabaja con un μ = 1000 μo. Sin entrehierro, la
autoinducción es de 2 H. Determine el valor del mismo para que L = 1 H.
7.10. El electroimán de un ciclotrón tiene 14cm de entrehierro; 5,5 m de recorrido de hierro, 1,3 m de
diámetro en el hierro y sus piezas polares terminan en cabezales tronco - cónicos tales que el diámetro de
las caras polares en el entrehierro es de 1.07 m. Asumiendo una permeabilidad de 5400 μo, y un bobinado
de 1000 vueltas, calcular la intensidad de corriente necesaria para generar en el entrehierro un campo de
1.23 T.
7.11. Un toroide de 400 vueltas de hilo conductor con una circunferencia media de 50cm de longitud
transporta una corriente de 0.3 A. La permeabilidad relativa del núcleo es 600.
a) ¿Cuál es el campo magnético B en el núcleo?
b) ¿Cuál es la intensidad magnética H?
c) ¿Qué parte del campo magnético es debido a las corrientes superficiales?
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FIII Guía de Problemas 7: Propiedades Eléctricas y magnéticas de los materiales