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PROBLEMAS
- Del libro de Serway, 7 edición, capítulo 26, problemas 6, 8, 9, 14, 19, 28, 32, 33.
1. Un capacitor con aire está construido con dos placas planas, cada una con
área A, separadas una distancia d. Después se inserta entre ellas un bloque
metálico con espesor a (menor que d) y de la misma forma y tamaño que las
placas, paralelo a éstas y sin tocarlas (figura 24.36). a) ¿Cuál es la
capacitancia de este arreglo? b) Exprese la capacitancia como un múltiplo de
la capacitancia C0 cuando el bloque de metal no está presente. c) Analice lo
que pasa con la capacitancia en los límites cuando a → 0 y a → d.
2. Capacitancia de la Tierra. a) Analice cómo puede aplicarse el concepto de capacitancia a un solo
conductor. (Sugerencia: en la relación C = Q/Vab, piense en el segundo conductor como si se localizara
en el infinito.) b) Utilice la ecuación (24.1) para demostrar que C=4 π ε0 R para una esfera
conductora sólida de radio R. Utilice el resultado del inciso b) para calcular la capacitancia de la Tierra,
que es un buen conductor con radio de 6380 km. Realice una comparación con los capacitores comunes
que se emplean en los circuitos electrónicos y que tienen capacitancias que van de 10 pF a 100 µF.
3. Una tablilla de ancho d y constante dieléctrica K se inserta a una
distancia x dentro del espacio entre las placas cuadradas paralelas
(de lado l) de un capacitor como se indica en la figura 24-32.
Determine, como función de x, a) la capacitancia, b) la energía
almacenada si la diferencia de potencial es V0 .
- Del libro de Serway, 7 edición, capítulo 27, problemas 3, 13, 21, 26, 34, 42, 46.
1. El receptor de un sistema de posicionamiento global (GPS), que funciona con baterías, opera a 9.0 V
y toma una corriente de 0.13 A. ¿Cuánta energía eléctrica consume en 1.5 h?
2. Considere el circuito que se ilustra en la figura. El voltaje terminal de la
batería de 24.0 V es de 21.2 V. ¿Cuáles son a) la resistencia interna r de la
batería y b) la resistencia R del resistor en el circuito?
3. Una pequeña linterna común contiene dos baterías, cada una con fem de 1.5V, conectadas en
serie con una bombilla que tiene resistencia de 17 Ω. a) Si la resistencia interna de las baterías
es despreciable, ¿cuánta energía se entrega a la bombilla? b) Si las baterías duran 5.0 horas,
¿cuál es la energía total que se proporciona a la bombilla? c) La resistencia de las baterías reales
se incrementa a medida que se consumen. Si la resistencia interna inicial es despreciable, ¿cuál
es la resistencia interna combinada de ambas baterías cuando la energía que va a la bombilla ha
disminuido a la mitad de su valor inicial? (Suponga que la resistencia de la bombilla es
constante. En realidad, cambiará algo cuando cambie la corriente que pasa por el filamento, ya
que esto altera la temperatura del filamento y, por lo tanto, su resistividad.)
– Del libro de Serway, 7 edición, capítulo 29, ejercicios 1, 10, 13, 17, 25, 30, 31, 35, 40, 58.
Capítulo 30, ejercicios 3, 4, 5, 8, 14, 17, 23, 31, 34, 37. Capítulo 31, ejercicios 8, 13, 22, 31, 49,
56, 62
– Del libro de Sears, 12 edición, capítulo 27, ejercicios 15, 40, 44, 76. Capítulo 28, ejercicios 1, 9,
13, 25, 30, 31, 69, 76.