Page 550 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

lámina de porcelana (K = 6) entre las placas del donde A es el área de cada placa y d es la separación
condensador B y la batería permanece conectada? entre cada una de ellas.
*26.43. Tres condensadores, A, B y C, tienen capacitancias *26.46. La densidad de energía u de un condensador se de­
de 2, 4 y 6 ¡jlF, respectivamente. Calcule la capa­ fine como la energía potencial (EP) por unidad de
citancia equivalente si los tres están conectados en volumen (Ad) del espacio comprendido entre las
serie con una fuente de 800 V. ¿Cuáles son la carga placas. Con esta definición y varias fórmulas de este
y el voltaje a través del condensador de 4 /xF? capítulo encuentre la siguiente relación para hallar
Resp. 1.09 fiF, 873 /xC, 218 V la densidad de energía ir.
*26.44. Supongamos que los condensadores del proble­
ma 26.43 se conectan nuevamente en paralelo con 1
la fuente de 800 V. ¿Cuál es ahora la capacitancia w = E-
equivalente? ¿Cuáles son la carga y el voltaje a tra­
vés del condensador de 4 ,uF? donde E es la intensidad del campo eléctrico entre
*26.45. Demuestre que la capacitancia total de un conden­ las placas.
sador con placas múltiples que contenga N placas *26.47. Un condensador entre cuyas placas hay una sepa­
separadas entre sí por aire está dada por: ración de 3.4 mm está conectado a una batería de
500 V. Aplique la relación obtenida en el problema
CN - l)e0A 26.46 para calcular la densidad de energía entre las
Cn =
placas. Resp. 95.7 mJ/m3

Preguntas para la reflexión crítica

26.48. Cierto condensador tiene una capacitancia de 12 /xF ba una lista de esos valores. Trace en un diagrama la
cuando sus placas tiene una separación de 0.3 mm de conexión que daría como resultado una capacitancia
espacio vacío. Una batería de 400 V carga las placas equivalente a 27.5 /xF. Presente una conexión capaz
y después se desconecta del condensador, (a) ¿Cuál de producir una capacitancia combinada de 22.0 ¿xF.
es la diferencia de potencial a través de las placas si Resp. 60 /xF, 7.5 /xF
se inserta una lámina de baquelita (K = 7) entre las *26.51. Un condensador de aire de 4 /xF está conectado
placas? (b) ¿Cuál es la carga total en las placas? (c) a una fuente de diferencia de potencial de 500 V.
¿Cuál es la capacitancia con el dieléctrico inserta­ Después, el condensador se desconecta de la fuente
do? (d) ¿Cuál es la permitividad de la baquelita? (e) y se inserta una lámina de mica (K = 5) entre las
¿Cuánta carga adicional puede acumularse en el con­ placas. ¿Cuál es el nuevo voltaje en el condensador?
densador si la batería de 400 V se vuelve a conectar? Suponga que se vuelve a conectar la batería de 500
Resp. (a) 57.1 V, (b) 4800 ¡jlC, (c) 84.0 /xF, V y calcule la carga final en el condensador. ¿En
(d) 6.20 X 10 11 C2/N m2, (e) 28.8 mC qué porcentaje se incrementa la energía total en el
*26.49. Un desfibrilador médico usa un condensador para rea­ condensador a causa del dieléctrico?
nimar a las víctimas de ataques cardiacos. Suponga *26.52. Un condensador de 3 /xF y otro de 6 ¡iF están co­
que un condensador de 65 /xF de uno de esos apara­ nectados en serie a una batería de 12 V. ¿Cuál es la
tos se carga hasta 1500 V. ¿Cuál es la energía total energía total del sistema? ¿Cuál es la energía total si
almacenada? Si 25% de esa energía pasa a través de la conexión se realiza en paralelo? ¿Cuál es la ener­
una víctima en 3 ms, ¿que potencia se descarga? gía total para cada una de esas conexiones si se usa
*26.50. Considere tres condensadores de 10, 20 y 30 ¿xF. mica (K = 5) como dieléctrico en cada uno de los
Muestre cómo podrían conectarse para producir la condensadores? Resp. 0.144 mJ, 0.648 mJ,
máxima y la mínima capacitancia equivalente y escri­ 0.720 mJ, 3.24 mJ

Capítulo 26 Resumen y repaso 531