5to a単o A Manzanero Gabriella, Perez Laura, Prieto Gabriela, Teixeira Lilibeth
EDITORIAL Durante muchos años el hombre ha logrado entender la naturaleza y aprovecharla para la supervivencia de todos los individuos; varios de estos hallazgos han sido el campo eléctrico, el potencial electico, y la capacitancia. En la siguiente revista se les explicaran cierta cantidad de problemas de los temas mencionados anteriormente junto con el razonamiento, las formulas, datos, despejes, sustituciones y resultados. También se les hablara un poco de cada tema en forma general y al final podrán disfrutar de un articulo, donde los tres temas pueden ser apreciados con facilidad Estos temas a tratar son de suma importancia ya que ocurren en la vida cotidiana de cada ser y muchos pasan por alto lo interesantes que son estos temas, mediante la revista se busca que todos aquellos que la lean aprendan y comprendan en que consisten el campo eléctrico, el potencial electico, y la capacitancia.
INDICE Campo Eléctrico Problema 15 ……………………………Pág 1 Problema 18…………………………….Pág 2 Potencial Eléctrico Problema 2 ……………………………Pág 3 Problema 3 ……………………………Pág 4 Capacitancia Problema 58 ……………………………Pág 5 Problema 61 ……………………………Pág 6 Problema 68 ……………………………Pág 7 Problema 69 ……………………………Pág 8 Problema 5 ……………………………..Pág 9 Problema 7 ……………………………..Pág 10 Problema 71 ……………………………Pág 11 Problema 63 ……………………………Pág 12 Problema 60 ……………………………Pág 13 Artículo Sensor de proximidad infrarrojo ……………… Pág 14 Bibliografía ……………………………..Pág 15
Campo Eléctrico El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor Q sufre los efectos de una fuerza eléctrica
Ley de Coulomb Partiendo de la ley de Coulomb que expresa que la fuerza entre dos cargas en reposo relativo depende del cuadrado de la distancia, matemáticamente es igual a
Campo Eléctrico
Solucionario de Física Problema 15 Dos cargas puntuales q1 y q2 están sobre una línea recta, como se muestra en la figura. Determina la intensidad del campo eléctrico en el punto P. Datos q1= -6C q2= -5C d1= 5cm – 0.05m d2=3cm – 0.03m K= 9x109 Nxm2/C2
Calcular
Dibujo 5cm
q1= -6C
3cm P
q2 = -5C
Fórmula
Razonamiento Tenemos un p que se encuentra entre dos cargas. Sabiendo la formula hallar campo eléctrico de q1 y q2. Se aplicara la formula del campo eléctrico resultante.
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Campo Eléctrico
Solucionario de Física Problema 18 Determine la intensidad y la dirección del campo eléctrico en el punto p. q2= 4C
Datos q1= 2C q2= 4C d1= 4cm – 0.04m d2= 7cm – 0.07m K= 9x109 Nxm2/C2
Calcular
Dibujo
q1 = 2C
4cm 7cm
P
Fórmula
Razonamiento Tenemos un p con dos cargas que actúan sobre ella. Sabiendo la formula hallar campo eléctrico de q1 y q2. Se aplicara la formula del campo eléctrico resultante.
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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.
Potencial Eléctrico
Solucionario de Física Dibujo
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 calcular E se debe utilizar la formula:
Calcular
y se sustituyen los términos.
=
1086484,137 C/N
Respuesta El potencial eléctrico es 1086484,137 C/N
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Potencial Eléctrico
Solucionario de Física Dibujo q1
A
q2
B Datos
Fórmula
E= d= V= q= F= W= K= 9x109 Nxm2/C2
Razonamiento Con las formulas y los datos dados se puede calcular el potencial eléctrico en a y en b
Calcular
Respuesta: El potencial eléctrico en A es -900000 V Y en B es -780000V
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Capacitancia Es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacitancia también es una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para una diferencia de potencial eléctrico dada. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el condensador. La relación entre la diferencia de potencial (o tensión) existente entre las placas del condensador y la carga eléctrica almacenada en éste, se describe mediante la siguiente expresión matemática:
Capacitancia
Solucionario de FĂsica Dibujo 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
FĂłrmula
C= 5.10-10 f q= 8.10-6 C V=?
Razonamiento
Calcular V= 8.10-6 C ----------- = 16000v 5.10-10 f
Para calcular la diferencia de potencia(v), se debe despejar v de formula c=q/v, dando como resultado v=q/c, asi al dividir la carga entre la capacitancia , se obtendrĂĄ el resultado
Respuesta: La diferencia de potencia entre las armaduras del condensador plano es de 16000v
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Capacitancia
Solucionario de FĂsica Dibujo Problema 61 La carga que hay en cada una de las laminas de un condensador plano es 4.10-6 C. si el ĂĄrea comĂşn de las armaduras es 1m2 calcular la intensidad de campo elĂŠctrico entre ellos FĂłrmula Datos
C= 4.10-6 C S= 1m2 E0= ?
Calcular
Razonamiento 1) V= E.d 2)C= Q/V 3) C= Ke.Eo.S/d 4) E=V/d •Despejar “Vâ€? de 2), V=Q/C y sustituir en 4)
4.10−6 đ??ś Q/C đ??¸= 8,85.10−12 đ??ś 2 /đ?‘ . đ?‘š2 . 1đ?‘š2 •E=------- = Q/C.d ďƒ&#x; 5)
d/1 E=451977,4011C/N •Sustituir 3) en 5) Q Q •E=------------------ => E= --------Respuesta: Eo.Ke.S.d Eo.Ke.S La intensidad de campo ------------------6 elÊctrico entre las laminas d es de 451977,4011
Capacitancia
Solucionario de FĂsica Dibujo Problema 68 La carga de cada una de las armadura de un condensador plano es de 8.10-6 C y la energĂa almacenada en el es de 4J. Calcula la diferencia de potencial entre dichas armaduras Datos
C= 8.10-6 C w= 4J V=
Calcular
�=
FĂłrmula w V= --q
Razonamiento Para Calcular la diferencia de potencial se debe utilizar la formula V=w/q ya que nos dan de dato la capacitancia y la energĂa almacenada, es decir, el trabajo
4đ??˝ = 500000 V 8.10−6
Respuesta: La diferencia de potencial entre las armaduras es de 500000v
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Capacitancia
Solucionario de F铆sica Dibujo 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
F贸rmula
C= 25.10-8 f W= ? V= 180v
Calcular
Razonamiento Para calcular el trabajo se despeja w de la formula v= w/q , ya que nos dan como dato la capacitancia y la diferencia de potencial, dando como resultado w=v.q
W= 180v. 25.10-8 f = 4,5.10-5 J
Respuesta: El trabajo realizado para cargar el condensador es 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 Fórmula Datos C1= ? C2= ? q= 5microcoulomb -5×10-6 C V= 1000V q2=? Calcular
Respuesta:
Razonamiento El primer paso es calcular C1 con la formula de C=q/v, luego se debe obtener C2 la cual se va a calcura c1x2 ya que piden el doble y por ultimo se va a calcular la carga pero en esta el voltaje será dividido entre 2 para que la diferencia de potencial se reduzca a la mitad el cual quedará en 500V.
El resultado de la carga es
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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=?
Fórmula
Razonamiento Calcular Para empezar como en los datos dan el diámetro se ultiliza para obtener el radio, luego de obtener el radio se utiliza la formula de S o Ac en el cual se utilizará el radio. Y al finalizar solo se sustituyen los datos en las formulas de C y Q para buscar las interrogantes del problema -15 10 Respuesta: El resultado de la carga es 1,0036 x10
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
Fórmula
Ke aire= 1,00054 Ke mica= 5 C aire= Razonamiento C mica= ? Para hallar la formula de Capacidad para la mica debemos partir de la formula que usamos siempre C= Ke x Eo x S / d. Luego vamos a despejar distancia para ir eliminando los valores iguales, tambien se pueden utilizar Eo o S para hacer ese paso, y al finalizar nos va a quedar la formula para la mica Calcular
1
6
2 3 4
5
Respuesta: El resultado de la Capacidad de mica es
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Capacitancia
Solucionario de FĂsica Problema Un condensador plano esta formado por dos armaduras cuya ĂĄrea 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. FĂłrmula Datos
Dibujo
d= 8x10-4 m S= 2,6 m2 q= 25 x 10-5 C V=? Razonamiento: Para hallar la formula de diferencia de potencia se va obtener la C con la formula de Y luego al obtener el resultado se va a despejar la Formula de Calcular
Respuesta: La diferencia de potencial entre las placas es de 869,263
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Capacitancia
Solucionario de Física Problema Un condensador plano está formado por dos discos de 60cm de radio separados por una distancia de 2mm, si la constante del dieléctrico es 4, calcular su capacidad. Datos
60cm R
60cm R
0,002m
Fórmula
Ke = 4 S = 60 cm 0,6m d = 2 mm 0,002 m C=?
Razonamiento Para empezar se tiene que transformar la distancia a métros ya que la dan en milímetros, y el radio hay que transformarlo a métros porque lo dan en cm. Luego se va a calcular el área ya que es lo mismo que superficie y al finalizar se sustituyen los datos en la formula de C Calcular
Respuesta:
El resultado de la capacidad es
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SENSOR DE PROXIMIDAD Un sensor de proximidad o de presencia son dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos situados al final del recorrido de un elemento móvil, como por ejemplo una cinta transportadora con el fin de enviar señales. Su uso es muy diverso, empleándose, en general, en todas las máquinas que tengan un movimiento rectilíneo de ida y vuelta o sigan una trayectoria fija, es decir, aquellas que realicen una carrera o recorrido fijo, como por ejemplo ascensores, montacargas.
Para que este fenómeno sede necesita de un campo magnético como fenómeno físico para reaccionar ante al objeto que se desea detectar, un campo eléctrico fenómeno físico que al aproximarse éste provoca el que aumente la capacidad del condensador, Los sensores capacitivos detectan objetos metálicos, o no metálicos, midiendo el cambio en la capacitancia, la cual depende de la constante dieléctrica del material a detectar.
Estos sensores de proximidad son muy comunes en objetos de nuestra vida cotidiana permitiéndonos más facilidad. Dándole un avance a la ciencia para mejorar nuestra calidad de vida. Viendo que como aspectos físicos que estudiamos se pueden observar en objetos que utilizamos y sabiendo la importancia de estos.
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Bibliografía Libro William Suarez Libro E. Navarro Libro Física 2 – Santillana http://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_eléctrica http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_eléctrico http://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_eléctrico
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