Problemario 2 Físisca de la Energía UPIBI

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS - ACADEMIA DE MATEMÁTICAS Y FÍSICA

FISICA DE LA ENERGIA y FISICA DE LA ENERGIA APLICADA

Problemario Tipo para el segundo examen parcial 1. a) ¿Cuánta carga existe en cada placa de un capacitor de 4.00 µF cuando se conecta a una batería de 12.0 V? b) Si este mismo capacitor se conecta a una batería de 1.50 V, ¿qué carga se almacena? 2. Dos conductores con cargas netas de +10.0 µC y -10.0 µC tienen una diferencia de potencial de 10.0 V. Determine a) la capacitancia del sistema y b) la diferencia del potencia entre los dos conductores si las cargas en cada uno se incrementan hasta +100 µC y -100 µC. 3. Se aplica una diferencia de potencial de 350 volts a un condensador de 3.0 mf y a un condensador de 9.0 mf conectados en serie. a) ¿Cuál es la carga y la diferencia de potencial para cada condensador? b) Los condensadores cargados se vuelven a conectar uniendo sus placas positivas por una parte y las negativas por otra, no aplicándose un voltaje externo. ¿Cuál es la carga y la diferencia de potencial para cada uno de ellos? c) Los condensadores cargados en a) se vuelven a conectar uniendo las placas de signo contrario. ¿Cuál es la carga y la diferencia de potencial para cada una de ellas? 4. Un condensador de aire de placas paralelas tiene una capacitancia de 100 mmf. a) ¿Cuál es la energía almacenada si se aplica una diferencia de potencial de 50 volts? b) ¿Puede usted calcular la densidad de energía para puntos comprendidos entre las placas? 5. Un condensador plano consta de dos placas metálicas circulares de 5 cm de radio y separadas 1 cm; les aplicamos una diferencia de potencial de 200 V. encontrar a) Su capacitancia b) La densidad superficial de carga que poseen las armaduras c) El campo eléctrico entre sus placas La energía por unidad de volumen entre las placas La energía total almacenada en el condensador 6. Un resistor desconocido se conecta entre los terminales de una batería de 3.00 V. Se disipa energía en el resistor a la misma rapidez de 0.540 W. El mismo resistor se conecta entonces entre los terminales de una batería de 1.50 V. ¿Con qué rapidez se disipa ahora la energía? 7. a) Calcule la rapidez de un protón que es acelerado desde el reposo a través de una diferencia de potencial de 120 V. b) Calcule la rapidez de un electrón que se acelera a través de la misma diferencia de potencial.




8. Un campo eléctrico uniforme de 250 V/m de magnitud está dirigido en la dirección x positiva. Una carga de +12.0 µC se mueve desde el origen hacia el punto (x;y) = (20; 0 cm; 50, 0 cm). a) ¿Cuál fue el cambio en la energía potencial de esta carga b) ¿A través de qué diferencia de potencial se movió la carga? 9. Se aplica una diferencia de potencial de 120 V a un calefactor que disipa 500 W durante su operación. a) ¿Cuál es su resistencia durante su operación? b) ¿Con qué rapidez circulan los electrones por cualquier sección transversal del elemento calefactor? 10. En un circuito en serie RC ξ = 14.0 V, R =1.7 MΩ y C = 2.1 µF. a) Calcule la constante de tiempo. b) Calcule la carga máxima que aparecerá en el capacitor durante la carga. c) ¿Cuánto tarda la carga en alcanzar 19.2 µC? 11. Un resistor de 15.0 kΩ y un condensador se conectan en serie, y luego se aplica de pronto una diferencia de potencial de 12.0 V en sus terminales. La diferencia de potencial en el condensador se eleva a 5.00 V en 1.30 µs. a) Calcule la constante de tiempo del circuito. b) Encuentre la capacitancia del condensador. 12. La diferencia de potencial entre las placas de un condensador de 2.0 µF con fuga (lo que significa que la carga se fuga de una placa a la otra) cae a ¼ de su valor inicial en 2.0 s. ¿Cuál es la resistencia equivalente entre las placas del condensador? 13. Un resistor se conecta en serie con un capacitor sin carga de 2.0 µF, y la serie se conecta con una batería de 12.0 V. Si la corriente que pasa inmediatamente por el circuito se mide y es 12 µA, determine la resistencia. ¿Cuál es la constante de tiempo del circuito? 14. Una fuente de poder de 10.0 V de cd se conecta a una combinación en serie de un capacitor sin carga de 0.20 µF y un resistor de 1.0 MΩ, ¿Cuáles son la corriente inicial en el circuito y la corriente al cabo de una constante de tiempo? 15. Para el circuito mostrado en la fig, 1 encuéntrese a) su resistencia equivalente ; b) la corriente que se extrae de la fuente de potencia; c) la diferencia de potencial a través de ab, cd, y de; d) la corriente a través de cada resistencia. 16. Para el circuito que se muestra en la fig. 2, determínese a) las tres corrientes I1, I2 e I3, b) los voltajes en las terminales de las tres baterías, c) las potencias disipadas por cada resistencia. 17. El amperímetro mostrado en la figura 3 registra 2.00 A, Encuentre I1, I2 y E. 18. a) Utilizando las reglas de Kirchhoff encuentre la corriente en cada resistor mostrado en la figura 4 y b) encuentre la diferencia de potencial entre los puntos c y f. ¿Qué punto está al potencial más alto?




19. Si R = 1.00 kΩ y E = 250 V en la figura 5, determine la dirección y magnitud de la corriente en el alambre horizontal entre a y e. 20. Una batería descargada se carga conectándola a una batería en funcionamiento de otro auto figura 6. Determine la corriente en el mecanismo de arranque y en la batería descargada. Figura 1 Figura 2

Figura 3 Figura 4




Figura 5 Figura 6

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