CONDENSADORES ELÉCTRICOS EJERCICIOS RESUELTOS PDF
APRENDIZAJES ESPERADOS
☛ Describir el concepto de capacidad, capacitancia, estructura y aplicaciones de un condensador.
☛ Conocer las características de un condensador y el proceso para electrizarlo .
☛ Establecer los tipos de condensador ; así mismo los tipos de conexión que se puede hacer con ellos .
☛ Establecer como afecta un dieléctrico a un condensador
Los condensador se usan para almacenar carga eléctrica temporalmente y desde luego ; son reservas de energía eléctrica.
Estos dispositivos constituyen la base de los circuitos eléctricos, debido a su gran sensibilidad y atributos de neutralización. La aplicación de los capacitores, la encontramos en el campo de la electrotecnia, en la tecnología de rayos X, la industria de alta frecuencia (líneas de transmisión de alta tensión, cableado submarino); en los circuitos de sintonización de radio receptores, en los sistemas de destello o flash de las cámaras fotográficas, en el teclado de computadores, en los circuitos de filtro de fuentes de transformación de corriente alterna; en la radiotecnia, para eliminar ruidos o en la T.V. para orientar los rayos catódicos hacia la pantalla. etc.
De lo estudiado hasta el momento es fácil entender que un conductor aislado tendrá un potencial V, siempre y cuando se le proporcione una carga Q.
CAPACIDAD ELÉCTRICA
La capacidad eléctrica es aquella propiedad de los cuerpos conductores que consiste en acumular cantidad de carga en proporciones definidas por su potencial eléctrico.
En este sentido, se infiere que todo conductor es capaz de recepcionar o ceder una cantidad límite de electrones o partículas electrizadas; en caso contrario, se destruye o altera esta propiedad.
Q=VC
CAPACITANCIA ELÉCTRICA
Magnitud escalar característica de todo conductor, la cual se define como la cantidad de carga eléctrica transferida por cada unidad de potencial que varía en el cuerpo. Desde un punto de vista aplicativo, se plantea que el valor de la capacitancia eléctrica, es igual a la relación entre la variación de la cantidad de carga del conductor y la diferencia de potencial que experimenta.
C=Q/V
CONDENSADORES
Un condensador es un dispositivo que puede almacenar energía eléctrica, consiste de dos objetos conductores colocados uno cerca del otro, pero sin tocarse, cada conductor almacena cargas iguales de signos contrarios.
Observe que los cuerpos conductores no se pegan, siempre entre ellos existe una sustancia aislante llamada dieléctrico.
El aire o vacío es el aislante que comúnmente hay entre las armaduras del condensador.
ASOCIACIÓN DE CONDENSADORES
Con el fin de obtener condensadores con capacidades mayores o menores, que nos permitan almacenar mayor o menor cantidad de carga se suelen agrupar éstos en conjuntos llamados baterías de condensadores, los que más se usan son la asociación en serie y en paralelo.
CAPACITORES EN SERIE
Los capacitores están conectados en serie cuando se conectan unos a continuación de otros. En esta conexión se observan las siguientes características
CAPACITORES EN PARALELO
Un circuito en paralelo es aquel en el que dos o más condensadores se encuentran conectados a dos puntos comunes A y B.
CORTOCIRCUITO DE UN CONDENSADOR
Ocurre cuando la diferencia de potencial (voltaje) de un condensador es cero , y dicho condensador queda fuera de servicio, por que se descarga (Q=0).
CONDENSADORES SIMÉTRICOS
Si un circuito de condensadores presenta simetría entre dos terminales; entonces el eje o plano de simetría será equipotencial, es decir todos los puntos del eje o plano de simetría tendrán el mismo potencial eléctrico.
CIRCUITOS ELÉCTRICOS CON CONDENSADORES
En los circuitos con condensadores se aplicará la ley de conservación de la energía y de la carga eléctrica.
PRACTICA
PROBLEMA 1 :
Un capacitor tiene una capacidad de 3μF, se conecta a una batería de 40V. Halle la carga del capacitor.
a) 160μC
b) 120
c) 150
d) 140
e) 100
PROBLEMA 2 :
La capacidad de un condensador plano es “C”, si la distancia entre sus láminas se reduce a la mitad su nueva capacidad será.
a) C/2
b) C
c) 2C
d) C2
e) 4C
PROBLEMA 3 :
¿Cuál es la capacitancia de un condensador que conectado a una fuente de 6V almacena una energía de 18μJ?
a) 1μF
b) 2
c) 3
d) 4
e) 5
PROBLEMA 4 :
Si conectamos un capacitor de 8μF a los bornes de una pila de 1,5V, ¿qué energía almacenará en μF?
a) 3
b) 5
c) 7
d) 9
e) 11
PROBLEMA 5 :
Un condensador plano tiene una capacitancia de 10μF. Si la separación entre las placas del condensador aumenta al doble. ¿Cuál es la nueva capacitancia del condensador?
A) 5
B) 2
C) 15
D) 20
E) 12
Rpta. : "A"
PROBLEMA 6 :
Se tiene un condensador plano con sus placas conectadas a una pila que produce una tensión V0. Si se duplica la distancia d entre las placas del condensador plano, la carga acumulada en sus placas:
A) Aumenta en un factor 2.
B) Disminuye en un factor 1/2
C) Disminuye en un factor 1/4
D) No varía.
E) Aumenta en un factor 4
Rpta. : "B"
PROBLEMA 7 :
Un condensador de placas paralelas está conectado a una batería que tiene un voltaje constante entre sus terminales. Al acercar las placas del condensador se tiene que:
A) Aumentan tanto el campo eléctrico como las cargas en las placas.
B) El campo eléctrico permanece constante pero la carga en las placas aumenta.
C) El campo eléctrico permanece constante pero la carga en las placas disminuye.
D) El campo eléctrico aumenta pero la carga en las placas disminuye.
E) Ni el campo eléctrico ni la carga en las placas varían.
Rpta. : "D"
PROBLEMA 8 :
Un condensador plano es cargado conectándolo a polos de una batería. Manteniendo el contacto con dicha batería, se reduce la distancia entre las placas. Diga cuál de las siguientes afirmaciones es cierta
A) El voltaje del condensador aumenta.
B) La carga en las placas aumenta.
C) La carga en las placas disminuye.
D) La capacidad del condensador no se altera.
E) La capacidad del condensador disminuye.
Rpta. : "B"
PROBLEMA 9 :
Un condensador plano tiene placas de área 𝔸, separadas en el aire por una distancia D, con cargas +Q y – Q. Un segundo condensador tiene placas de área 𝔸/2 separadas en el aire por la distancia 2D, con las mismas cargas +Q y –Q . Determinar relación entre la diferencia de sus potenciales
A) 2
B) 1
C) 1/4
D) 1/2
E) 1/8
Rpta. : "C"
PROBLEMA 10 :
Dos condensadores de 200μF, asociados en serie y luego en paralelo, son conectados a una batería de 100V en cada caso. Si UP representa la energía acumulada en los condensadores de conexión paralela y US la acumulada en serie, calcule UP/US
A) 0,25
B) 4
C) 2
D) 0,5
E) 0,75
Rpta. : "B"
PROBLEMA 11 :
Cada una de las placas paralelas de un condensador plano tiene un área de 40cm² con cargas de 1,8×10−⁷C. El espacio entre las placas está ocupado por un dieléctrico, siendo el campo eléctrico dentro de este 3,4×10⁵v/m, determine la constante dieléctrica.
A) 5,05
B) 10,25
C) 14,96
D) 20,34
E) 25,15
Rpta. : "C"
PROBLEMA 12 :
Se carga un condensador hasta que almacena 100mJ. Si se retira este condensador de la batería y se le conecta en paralelo con otro condensador idéntico, inicialmente descargado. ¿Cuál es la energía (en μJ) almacenada en el arreglo?
A) 25
B) 50
C) 100
D) 150
E) 200
Rpta. : "B"
PROBLEMA 13 :
Indicar la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones.
I) Para un sistema de condensadores en serie, la capacidad equivalente del sistema es siempre menor que la capacidad de cada uno de los condensadores que conforman el sistema.
II) La carga total acumulada por un sistema de condensadores en serie, es igual a la suma de las cargas acumuladas en cada condensador.
III) Si dos condensadores iguales se conectan en serie a una fuente y luego en paralelo con la misma fuente, la energía acumulada por los condensadores en el segundo caso es 300% mayor que en el primero.
A) VVV
B) VFV
C) VVF
D) FFV
E) FVF
Rpta. : "B"
PROBLEMA 14 :
Determine (en pF) la capacidad de un condensador de alta tensión de 80cm² de área en las placas de aluminio, sabiendo que la región entre ellas está llena con un dieléctrico de 20cm³ de volumen y 5000kg/m³ de densidad y constante dieléctrica 4,53.
A) 128,3
B) 1282,9
C) 1482,9
D) 1182,9
E) 989,9
Rpta. : "A"
