Problemas Adicionales

Un condensador está formado por dos placas planas paralelas colocadas a 0,40 mm de distancia. Cuando una carga de $\mathrm{0,020}\text{μ}\text{C}$ se coloca en las placas la diferencia de potencial entre ellas es de 250 V. (a) ¿Cuál es la capacitancia de las placas? (b) ¿Cuál es el área de cada placa? (c) ¿Cuál es la carga de las placas cuando la diferencia de potencial entre ellas es de 500 V? (d) ¿Qué diferencia de potencial máxima puede aplicarse entre las placas para que la magnitud de los campos eléctricos entre las placas no supere los 3,0 MV/m?

Supongamos que la capacitancia de un condensador variable puede cambiarse manualmente de 100 a 800 pF girando un dial conectado a un conjunto de placas mediante 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 $0\text{°}$. (a) ¿Cuál es la carga del condensador? (b) ¿Cuál es el voltaje a través del condensador cuando el dial se pone en $0\text{°}\text{?}$

Un condensador de $\mathrm{4,00}\text{-}\mu \text{F}$ y un condensador de $\mathrm{6,00}\text{-}\mu \text{F}$ están conectados en paralelo a través de una línea de energía de 600 V. (a) Calcule la carga en cada condensador y el voltaje a través de cada uno. (b) Los condensadores cargados se desconectan de la línea y entre sí. A continuación, se vuelven a conectar entre sí con terminales de signo distinto. Calcule la carga final de cada condensador y el voltaje a través de cada uno.

Un condensador de placas paralelas con capacitancias $\mathrm{5,0}\text{μ}\text{F}$ se carga con una batería de 12,0 V, tras lo cual se desconecta la batería. Determine el trabajo mínimo necesario para aumentar la separación entre las placas en un factor de 3.

Tres condensadores con capacitancias de 8,4, 8,4 y 4,2 $\text{μ}\text{F}$ están conectados en serie a través de una diferencia de potencial de 36,0 V. (a) ¿Cuál es la energía total almacenada en los tres condensadores? (b) Los condensadores se desconectan de la diferencia de potencial sin permitir que se descarguen. A continuación, se vuelven a conectar en paralelo con las placas cargadas positivamente conectadas entre sí. ¿Cuál es la energía total almacenada ahora en los condensadores?

(a) En un día determinado, toma $\mathrm{9,60}\times {10}^3\text{J}$ de energía eléctrica para arrancar el motor de un camión. Calcule la capacitancia de un condensador que pudiera almacenar esa cantidad de energía a 12,0 V. (b) ¿Qué no es razonable en este resultado? (c) ¿Qué suposiciones son responsables?

Un bromista aplica 450 V a un condensador de $\mathrm{80,0}\text{-}\mu \text{F}$ y luego lo lanza a una víctima desprevenida. El dedo de la víctima se quema por la descarga del condensador a través de 0,200 g de piel. Haga una estimación, ¿cuál es el aumento de temperatura de la piel? ¿Es razonable suponer que no se ha producido ningún cambio de fase termodinámico?