Rel5 - Universidad de Jaén

Física General II
Condensadores y dieléctricos
UNIVERSIDAD DE JAÉN
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DEPARTAMENTO DE FÍSICA
ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR
1) Calcule la capacidad de un condensador de láminas plano-paralelas de área 0.02 m², separadas
una distancia de 1 cm, si en el espacio entre ellas se coloca un dieléctrico de constante dieléctrica
relativa 30.
Sol.: C = 531 pF
2) Calcule la capacidad de un condensador esférico de radio interno 1 m y radio externo 2 m, si
en el interior se coloca un dieléctrico de constante dieléctrica relativa 20.
Sol.: C = 4.45 nF
3) Para cada uno de los circuitos de la figura 4, determine:
a) La capacidad equivalente entre los terminales. b) La carga almacenada en cada
condensador. c) La energía total almacenada.
Sol.:
a) Ceq = 0.242 F, Q1=2.42 C; Q2= 1.93 C; Q3=0.483C; U = 12.1 J ;
b) Ceq 15.16 F; Q1= Q2=0.632mC; Q3= 2.4mC; U=303.2 mJ;
c) Ceq = 0.9 F; Q1= Q2 = Q3=9C; Q4= 2.95C; Q5 = 2.95C; Q6 = 2.95C;
U= 45 J
4) Un condensador de 6F se carga mediante una batería de 12 V,
y posteriormente se desconecta. Entonces le conectamos a otro
condensador de 3F, como se muestra en la figura. ¿Cuál es la
d.d.p. final de cada condensador, y su carga?
Sol.: 8 V
5) Los condensadores de la figura se han cargado previamente
con la polaridad que se indica hasta establecer una diferencia de
potencial de 1000 V en cada uno de ellos. Posteriormente se
cierran los interruptores S1 y S2. Determinar la diferencia de
potencial resultante entre los puntos a y b y la carga eléctrica
final de cada uno, si las capacidades son de 3F y 1 F.
Sol.: Vab=500V; Q1=1.5 mC; Q2=0.5 mC.
6) Un condensador de placas planas está formado por dos placas de área 9 cm2 entre las que
no existe ningún dieléctrico. Mediante un dispositivo de ajuste de capacidad se puede variar la
separación entre placas desde 1.5 mm hasta 0.5 mm. El condensador se carga a 12 V con las
placas aproximadas al máximo, se desconecta de la pila y se separan las placas hasta la
posición más alejada. Calcular: a) la diferencia de potencial entre las placas; b) la energía
almacenada en el condensador en ambas posiciones; c) el trabajo mínimo que hay que realizar
para separarlas.
Sol.: a) 36V; b) U1(0.5mm)=1.15x10-9J; U1(1.5mm)=3.45x10-9J; c) W=2.3x10-9J.
7) En el circuito de la figura C1= C2= C3= C4= 1F, y
no existe medio material entre las placas de los
condensadores. Se cierra el interruptor S y se introduce
en C3 un dieléctrico de permitividad =40.
Manteniendo cerrado S, calcular la d.d.p. entre AB y las
cargas de los cuatro condensadores. V0=10 voltios.
Sol.: VAB= 3V; Q1=Q2=5 C; Q3=Q4=8 C
8) En el circuito del problema anterior se cierra el interruptor S y después de cargados los
condensadores se abre S. En estas condiciones se introduce el dieléctrico indicado en el
condensador C3. Calcular VAB y la carga de los cuatro condensadores y la energía
electrostática antes y después de introducir el dieléctrico
Sol.: VAB= 2.3V; Q1=Q2=3.84 C; Q3=Q4=6.16 C
9) Calcule la capacidad de un condensador de láminas planoparalelas que consta de dos placas de área A y espesor d, entre
las cuales se insertan dos láminas dieléctricas de constantes 1 y
2, cada una de las cuales con un espesor d/2 y el mismo área
que las placas, tal y como se muestra en la figura 10.
Sol.: 10) Calcule la capacidad de un condensador de láminas planoparalelas que consta de dos placas de área A y espesor d, entre las que
se insertan dos láminas dieléctricas de constantes 1 y 2, tal como se
muestra en la figura 11.
Sol.: