Aprendiendo Física

5to año “A” Altomare Antonio, Cruces Andrea, Leal Flavia y Leal Gerardine

1.-Campo eléctrico.

Editor: Altomare, Antonio

4.-Potencial eléctrico.

Editor: Cruces, Andrea

6.-Capacitancia.

Editor: Leal, Flavia y Leal, Gerardine

Ante todo debemos comenzar sabiendo el significado de las siguientes cuestiones que se trabajaran a continuación.

Como primer plano tenemos el campo eléctrico que es aquel que originan influencias en el espacio físico que las rodea.

Luego como segunda opción planteada en dicha revista tenemos el potencial eléctrico que es un punto en el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva ”q” desde el punto de referencia y para concluir tenemos en el tercer lugar la capacitancia que es una magnitud de la carga de cualquiera de los conductores y la magnitud de la diferencia de potencial entre ellos.

No debemos finalizar sin antes decir que todo lo visto tiene un alto requerimiento en la vida cotidiana y en el medio en que nos desenvolvemos mutuamente.

Campo Eléctrico Las cargas eléctricas originan influencias en el espacio físico que las rodea. Ese espacio que rodea una carga eléctrica es sede de un campo de fuerzas. El campo de fuerzas que sufre perturbaciones se denomina campo eléctrico o electrostático .

Intensidad del campo eléctrico es la fuerza que la carga ejerce sobre la unidad de carga eléctrica positiva colocada en el punto que se considere. Se define la intensidad de un campo eléctrico como el cociente que resulta dividir la fuerza entre la carga de prueba.

Si la carga fuente q es positiva el vector campo está dirigido en sentido opuesto a la carga. En cambio si la carga fuente q es negativa, el vector campo está dirigido hacia la carga.

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Campo ElĂŠctrico

Solucionario de FĂ­sica Problema

Dibujo

Dos cargas puntuales q1 y q2 estan sobre una linea recta como se muestra en la figura.

Determine la intensidad del campo electrico en el punto p.

7cm p

Q1= 6Mc Datos q1= 6Mc q2= 5Mc d1= 5cm d2= 3cm K= 9x109 Nxm2/C2 Calcular

đ??¸đ??¸ = đ??¸ 1đ??¸+ đ??¸ 2đ??¸

5cm

q2= -5Mc

FĂłrmula

Razonamiento

1)Las intensidades del campo elĂŠctrico que cada una de las cargas fuentes originan en P son E1 y E2 2)La intensidad del campo resultante es Ef 3)En el punto P se obtiene calculand separadamente las intensidades E1 y E2 que cada una de las cargas fuentes origina en el punto P. 4)Luego se efectĂşa la suma vectorial de estas intensidades obteniendo Ef

Respuesta:

La intensidad del campo electrico en el punto p es de 78 N/C .

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Campo Eléctrico

Solucionario de Física Dibujo

Problema Determine la intensidad y la direccion del campo electrico en el punto p.

Datos E= F= q= 2pC q= 4pC d= 4 cm d= 7 cm K= 9x109 Nxm2/C2 Calcular

q1= 4pC

q1= 2pC 4 cm P

E2

7 cm E1

Ef

Fórmula

Razonamiento 1) Dado a que q1 y q2 son cargas positivas se repelen en el punto p.

2) Aplicando la formula de campo electrico para ambas cargas se obtiene E1 y E2 3) Para finalizar se aplica la formula de Ef

Respuesta:

La intensidad es de 1,34x10 a la 5 y la direccion apunta al sureste

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Potencial Eléctrico El potencial eléctrico o potencial electrostático en un punto es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva q desde el punto de referencia, dividido por unidad de carga de prueba.

Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica.

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Potencial Eléctrico

Solucionario de Física Problema 2 Un condensador plano esta formado por dos armaduras cuya área es de 2.6m2, separadas por una distancia 0,8mm. Si la carga de cada armadura es de 25.10-6 coul, calcular la diferencia de potencial entre ellas.

Fórmula Datos S = 2,6 m Q = 25 x 10 d = 8 x 10

Razonamiento Para poder calcular “E” primero debe utilizarse la siguiente formula:

Calcular y se sustituyen los términos.

= 1086484,137 C/N

Respuesta Como potencial eléctrico tenemos que es: 1086484,137 C/N

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Capacitancia Se define como la razón entre la magnitud de la carga de cualquiera de los conductores y la magnitud de la diferencia de potencial entre ellos.

La capacitancia siempre es una cantidad positiva y puesto que la diferencia de potencial aumenta a medida que la carga almacenada se incrementa, la proporción Q / V es constante para un capacitor dado. En consecuencia la capacitancia de un dispositivo es una medida de su capacidad para almacenar carga y energía potencial eléctrica.

La capacitancia tiene la unidad del SI coulomb por volt. La unidad de capacitancia del SI es el farad (F), en honor a Michael Faraday.

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Capacitancia

Solucionario de Física Problema 58 Calcular la diferencia de potencial entre las armaduras de un condensador plano, cuya capacidad es de 5.10-10 cuando cada armadura tiene una carga 8.10-6 coulomb

Datos

Fórmula

C= 5.10-10 f q= 8.10-6 C V=?

Razonamiento

Calcular V= 8.10-6 C ----------- = 16000v 5.10-10 f

Para poder calcular la diferencia de potencia(v): 1.- Se debe despejar “v” de formula c=q/v, dando como resultado v=q/c.

2.-Dividir la carga entre la capacitancia, se podrá resultado

Respuesta: La diferencia de potencia entre las armaduras del condensador plano es de un total de 16000v.

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Capacitancia

Solucionario de Física Problema 61 La carga que hay en cada una de las laminas de un condensador plano es 4.10-6 C. si el área común de las armaduras es 1m2 calcular la intensidad de campo eléctrico entre ellos

Datos C= 4.10-6 C S= 1m2 E0= ?

Calcular E= 4.10 C -------------8,85.10-12 C2 /N. m2 . 1m2 -6

E=451977,4011C/N Respuesta: La intensidad del campo eléctrico entre las laminas es de un total de 451977,4011

Fórmula

Razonamiento 1) V= E.d 2)C= Q/V 3) C= Ke.Eo.S/d 4) E=V/d Debe despejarse “V” de 2), V=Q/C y sustituir en 4) Q/C •E=------- = Q/C.d  5) d/1 Luego sustituirse 3) en 5) Q Q •E=------------------ => E= --------Eo.Ke.S.d Eo.Ke.S ------------------d

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Capacitancia

Solucionario de Física Problema 68 La carga de cada una de las armadura de un condensador plano es de 8.10-6 C y la energía almacenada en el es de 4J. Calcula la diferencia de potencial entre dichas armaduras Datos

C= 8.10-6 C w= 4J V=

Calcular 4J V=--------- = 500000 V 8.10-6 C

Fórmula w V= --q

Razonamiento Para calcular la diferencia de potencial se debe utilizar primero la fórmula V=w/q ya que nos dan de dato la capacitancia y la energía almacenada, es decir, el trabajo, de tal forma se podrá obtener.

Respuesta: La diferencia de potencial entre las armaduras es de un total de: 500000v.

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Capacitancia

Solucionario de Física Problema 69 Un condensador tiene una capacidad de 25.10-8 f. Calcula el trabajo que hay que realizar para cargarlo con una diferencia de potencial de 180v Datos

C= 25.10-8 f W= ?

V= 180v

Calcular W= 180v. 25.10-8 f = 4,5.10-5 J

Fórmula

Razonamiento Para poder calcular el trabajo, primero se despeja “w” de la fórmula: v= w/q , ya que nos dan como dato la capacitancia y la diferencia de potencial, lo cual da como resultado w=v.q

Respuesta: El trabajo realizado para cargar el condensador es de un total de: 4,5.10-5 J .

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Capacitancia

Solucionario de Física Problema 5 Cuando una de las placas de un condensador eléctrico fijo se carga 5 microcoulomb, la diferencia de potencial entre las armaduras es de 1000 voltios.

Calcular la carga que debe suministrarse a otro condensador de capacidad doble que el anterior para que la diferencia de potencial se reduzca a la mitad

Datos

Fórmula

C1= ?

C2= ? q= 5microcoulomb -5×10-6 C Razonamiento V= 1000V Como primer paso se debe q2=? calcular C1 con la formula de Calcular

C=q/v, luego se debe obtener C2 la cual se va a calcular c1x2 ya que nos dan el doble y por último se debe calcular la carga pero en esta el voltaje será dividido entre 2 para que la diferencia de potencial se reduzca a la mitad, mediante el cual quedará en 500V.

Respuesta: El resultado de la carga es un total de:

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Capacitancia

Solucionario de Física Problema 7 Un condensador plano está constituido por dos discos circulares iguales, de diámetro 40cm, separados por un vídrio de espesor 1mm Calcular: A) la capacidad del condensador B) La carga al someterlo a la diferencia de potencial de 2000 volteos.

Datos D= 40cm Ke vídrio= 4,5 d= 1mm – V= 2000V C=?

Q=?

Calcular

Fórmula

Razonamiento Como en los datos nos muestran el diámetro se utiliza para obtener el radio, luego de haber conseguido el radio se utiliza la fórmula de “S” o “Ac” en el cual se utilizará el radio.

Luego, para finalizar se sustituyen los datos en las fórmulas de “C” y “Q” para encontrar las interrogantes planteadas en el problema.

-15

Respuesta: El resultado de la carga es de:1,0036 x10

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Capacitancia

Solucionario de Física Problema 71 Un condensador tiene una capacidad de 5x10-4 microfaradios cuando el dieléctrico es el aire. Calcular qué capacidad tendrá cuando el dieléctrico sea mica de k= 5

Datos

Ke aire= 1,00054 Ke mica= 5 C aire= C mica= ?

Fórmula

Razonamiento

Para hallar: 1. La fórmula de capacidad para la mica debemos partir de la fórmula que usamos siempre C= Ke x Eo x S / d.

2.Luego se despeja la distancia para ir eliminando los valores iguales.

3. Después se pueden utilizar “Eo” o “S” para la solución ese paso.

4. Para finalizar nos va a quedar la siguiente fórmula para la mica

Calcular

13 Respuesta: El resultado de la Capacidad de mica es

Capacitancia

Solucionario de Física Problema Un condensador plano esta formado por dos armaduras cuya área es de 2.6m2, separadas por una distancia 0,8mm. Si la carga de cada armadura es de 25.10-6 coul, calcular la diferencia de potencial entre ellas.

Fórmula Datos d= 8x10-4 m S= 2,6 m2 q= 25 x 10-5 C V=?

Calcular

Razonamiento Ante todo para poder calcular “E” se debe utilizar la fórmula E = Q/ Ke.Eo.S Luego se sustituyen los términos y se llega al resultado esperado.

E= 1086484,137 C/N Respuesta: La diferencia de potencial entre las placas es de un Total de: 1086484,137 C/N

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Bibliografía Libros de búsqueda y consulta: 1.- Libro de física(Santillana).

Tema: Campo eléctrico. Pág 30. Ejercicios 15 y 18 2. Libro de física (William Suárez y Eli Brett). Pág 30. Tema: Diferencia de Potencial. Ejercicios 2y3. Pág 75.

3. Tema Capacitancia. Ejercicios 5 y 7. Pág 83. Libro de “E. Navarro. Ejercicios 68,71,63 y 58.

Páginas web: •http://www.metas.com.mx/guiametas/La-Guia-MetAs-03-10.pdf •http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/elefie.html •http://www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/fisica/Tema15.html