Problemas

¿Qué carga se almacena en un condensador de $\mathrm{180,0}\text{-}\mu \text{F}$ cuando se le aplican 120,0 V?

Calcule el voltaje aplicado a un condensador de $\mathrm{2,00}\text{-}\mu \text{F}$ cuando mantiene $\mathrm{3,10}\mu \text{C}$ de carga.

¿Qué capacitancia se necesita para almacenar $\mathrm{3,00}\mu \text{C}$ de carga a un voltaje de 120 V?

Las placas de un condensador de placas paralelas vacío de capacitancia 5,0 pF están separadas 2,0 mm. ¿Cuál es el área de cada placa?

Un conjunto de placas paralelas tiene una capacitancia de $\mathrm{5,0}\text{µ}\text{F}$. ¿Cuánta carga hay que añadir a las placas para aumentar la diferencia de potencial entre ellas en 100 V?

Si la capacitancia por unidad de longitud de un condensador cilíndrico es de 20 pF/m, ¿cuál es la relación de los radios de los dos cilindros?

Un condensador de 4,00 pF está conectado en serie con un condensador de 8,00 pF y se aplica una diferencia de potencial de 400 V a través del par. (a) ¿Cuál es la carga de cada condensador? (b) ¿Cuál es el voltaje a través de cada condensador?

Calcule la capacitancia total de esta combinación de condensadores en serie y en paralelo que se muestra a continuación.

Supongamos que necesitas una batería de condensadores con una capacitancia total de 0,750 F pero solo tienes condensadores de 1,50 mF a su disposición. ¿Cuál es el menor número de condensadores que podría conectar para lograr su meta y cómo los conectaría?

¿Qué capacitancias totales se pueden hacer conectando un $\mathrm{5,00}\text{-}\mu \text{F}$ y un $\mathrm{8,00}\text{-}\mu \text{F}$ condensador?

Calcule la capacitancia neta de la combinación de condensadores en serie y en paralelo que se muestra a continuación.

Un resistor de $\mathrm{2,0}\text{-}\mu \text{F}$ y un condensador de $\mathrm{4,0}\text{-}\mu \text{F}$ condensador están conectados en serie a través de un potencial de 1,0 kV. A continuación, los condensadores cargados se desconectan de la fuente y se conectan entre sí con terminales de signo similar. Halle la carga de cada condensador y el voltaje a través de cada condensador.

Un condensador tiene una carga de $\mathrm{2,5}\text{μ}\text{C}$ cuando se conecta a una batería de 6,0 V. ¿Cuánta energía se almacena en este condensador?

(a) ¿Cuál es la energía almacenada en el $\mathrm{10,0}\text{-}\mu \text{F}$ condensador de un desfibrilador cardíaco cargado a $\mathrm{9,00}\times {10}^3\text{V}$? (b) Calcule la cantidad de carga almacenada.

Un resistor de $165\text{-}\mu \text{F}$ condensador se utiliza junto con un motor de corriente continua (direct current, dc). ¿Cuánta energía se almacena en él cuando se aplican 119 V?

Un físico inquieto se preocupa de que los dos estantes metálicos de una librería con marco de madera puedan obtener un alto voltaje si se cargan con electricidad estática, quizás producida por la fricción. (a) ¿Cuál es la capacitancia de los estantes vacíos si tienen área $\mathrm{1,00}\times {10}^2{\text{m}}^2$ y están separadas 0,200 m? (b) ¿Cuál es el voltaje entre ellas si se colocan cargas opuestas de magnitud 2,00 nC? (c) Para demostrar que este voltaje supone un pequeño peligro, calcule la energía almacenada. (d) Las estanterías reales tienen una superficie 100 veces menor que estas hipotéticas estanterías con una conexión al mismo voltaje. ¿Están justificados sus temores?

Supongamos que la capacitancia de un condensador variable puede cambiarse manualmente de 100 pF a 800 pF girando un dial, conectado a un conjunto de placas por un eje, de $0\text{°}$ a $180\text{°}$. Con el dial puesto en $180\text{°}$ (correspondiente a $C=800\text{pF}$), el condensador se conecta a una fuente de 500 V. Después de la carga, el condensador se desconecta de la fuente, y el dial se gira a $0\text{°}$. Si la fricción es despreciable, ¿cuánto trabajo se requiere para girar el dial de $180\text{°}$ a $0\text{°}$?

Un condensador lleno de aire está formado por dos placas planas paralelas separadas 1,0 mm. La superficie interior de cada placa es $\mathrm{8,0}{\text{cm}}^2$. (a) ¿Cuál es la capacitancia de este conjunto de placas? (b) Si la región entre las placas se rellena con un material cuya constante dieléctrica es 6,0, ¿cuál es la nueva capacitancia?

Un condensador de placas paralelas tiene una carga de magnitud $\mathrm{9,00}\mu \text{C}$ en cada placa y la capacitancia $\mathrm{3,00}\mu \text{F}$ cuando hay aire entre las placas. Las placas están separadas por 2,00 mm. Con la carga en las placas mantenida constante, un dieléctrico con $\kappa =5$ se inserta entre las placas, llenando completamente el volumen entre las placas. (a) ¿Cuál es la diferencia de potencial entre las placas del condensador, antes y después de insertar el dieléctrico? (b) ¿Cuál es el campo eléctrico en el punto medio entre las placas antes y después de insertar el dieléctrico?

Un condensador de placas paralelas con solo aire entre sus placas se carga conectando el condensador a una batería. A continuación, el condensador se desconecta de la batería, sin que la carga salga de las placas. (a) Un voltímetro marca 45,0 V cuando se coloca a través del condensador. Cuando se introduce un dieléctrico entre las placas, llenando completamente el espacio, el voltímetro marca 11,5 V. ¿Cuál es la constante dieléctrica del material? (b) ¿Qué marcará el voltímetro si ahora se retira el dieléctrico para que llene solo un tercio del espacio entre las placas?

Para un condensador de placas paralelas relleno de Teflon™, el área de la placa es $\mathrm{50,0}{\text{cm}}^2$ y la separación entre las placas es de 0,50 mm. Si el condensador está conectado a una batería de 200 V, calcule (a) la carga libre en las placas del condensador, (b) el campo eléctrico en el dieléctrico y (c) la carga inducida en las superficies del dieléctrico.

(a) ¿Cuál es la capacitancia de un condensador de placas paralelas con placas de área $\mathrm{1,50}{\text{m}}^2$ que están separadas por 0,0200 mm de goma de neopreno? (b) ¿Qué carga mantiene cuando se le aplican 9,00 V?

El dieléctrico que se utilizará en un condensador de placas paralelas tiene una constante dieléctrica de 3,60 y una resistencia dieléctrica de $\mathrm{1,60}\times {10}^7\text{V}\text{/}\text{m}$. El condensador debe tener una capacitancia de 1,25 nF y debe ser capaz de soportar una diferencia de potencial máxima de 5,5 kV. ¿Cuál es la superficie mínima que pueden tener las placas del condensador?

Un condensador de placas paralelas tiene placas cuadradas de 8,00 cm de lado y 3,80 mm de separación. El espacio entre las placas se rellena completamente con dos placas cuadradas de dieléctrico, cada una de 8,00 cm de lado y 1,90 mm de grosor. Una placa es de vidrio Pyrex y la otra de poliestireno. Si la diferencia de potencial entre las placas es de 86,0 V, calcule cuánta energía eléctrica puede almacenarse en este condensador.