Problemas de fisica (electricidad)

Practica Colaborativa

Curso:
Física 2

Lima- Perú
2011-1

1)
Se deben evitar chispas en sitios como salas de operación de hospitales o fábricas de equipo de cómputo. Una persona de pie sobre el suelo y sin tocar nada, tiene típicamente una capacitancia de 150 pF en el cuerpo, mientras que en los pies es de 80,0 pF producida por las suelas dieléctricas de sus zapatos. La personaadquiere una carga eléctrica estática debido a sus interacciones con muebles, ropa, equipo, materiales de empaque y esencialmente con cualquier otra cosa. La carga estática pasa a tierra a través de la resistencia equivalente de las dos suelas de los zapatos en paralelo una con la otra. Un par de zapatos de calle con suelas de hule puede presentar una resistencia equivalente de 5 000 MΩ. Un par dezapatos con suelas especiales antiestáticas que disipan las cargas estáticas puede tener una resistencia equiváleme de 1,00 MΩ. Tomando en consideraci6n que el cuerpo y los zapatos de una persona forman un circuito RC con tierra,
(A)¿Cuánto tarda un par de zapatos con suela de hule en reducir la carga estática de 3 000V a 100V?
(B)¿Cuánto tarda un par de zapatos con suelas antiestáticas en hacer lomismo?

Una persona ha sido cargada por el frotamiento casual que sufre con agentes externos. Este frotamiento produce una carga que es almacenada debido a la capacitancia de la persona.
* Tenemos que la capacitancia equivalente y la resistencia de las suelas forman un circuito RC.
* Además se tiene capacitores de 150pF y 80pF y una resistencia de 5000M o 1M, según el material usado.* Además el voltaje en tierra es siempre cero.

Dibujamos lo que sucede.
V = 0
V2
V1

Luego de reducir el esquema obtenemos el siguiente grafico.



* * Los resistores equivalentes por cada material son:
Rhule=5000 M
Ranti=1 M

Obtenemos una conexión serial y su capacitor
equivalente es:
Cequiv=11150pF+180pF

Cequiv=120023pF=52.174pF
* Limites deintegración:
* Tiempo; varia de t = 0 hasta t
* Para la carga partimos de la carga inicial Q0 hasta un q
→- dtRC=dQQ
→-t-0RC=LnQQ0
QQ0=e-tRC

* Usando la ley de Kirchhoff determinamos lo que ocurre en el punto de descarga..
-QC+IR=0, ademas I=-dQdt

-QC=-dQ dtR
- dtRC=dQQ → - dtRC=dQQ











* Por lo tanto la carga en un tiempo dado sedefine como; Q=Q0e-tRC

* Hallamos la potencia generada en la resistencia
V=IR
V=I0e-tRC∙R
V2=V10e-tRC
En el capacitor: V=QC
V=Q2e-tRCC
V1=V10e-tRC

* Sumando por separado tenemos que el potencial total varía según:
Vtot=Vtot0e-tRC

* Tenemos que para el t= 0; el voltaje = 3000 V y con eso hallaremos el tiempo para el voltaje=100 V.
→100=3000e-tRC
→-tRC=ln130t=RC Ln(30)

* Usando los resistores equivalentes para cada material compararemos los resultados para cada uno.
a) thule=5000∙10652.174∙10-12Ln30→thule=0.887 s

b) tanti=1∙10652.174∙10-12Ln30→tanti=0.0001774 s=0.177 ms

* La ecuación de la corriente es la siguiente:
I=dQdt=Q0e-tRC'=Q0RCe-tRC
I=I0e-tRC2)
Lectura de medidores. Resuelva este problema con una precisión de cinco dígitos. Haga referencia a la figura mostrada.
(A). Cuando se conecta un resistor de 180,00 Ω a los terminales de una batería con fem de 6,000 0 V y resistencia interna igual a 20,000 Ω, ¿Cuál es la corriente en el resistor? ¿Cuál es la diferencia de potencial aplicada al resistor?

En el dibujo podemos observarlas resistencias, dos en este caso, una ubicada en la fuente de poder. Debido a esto el circuito tendrá diferentes características a las que usualmente tendríamos en un dibujo similar.

* Mediante la ley de ohm hallamos la diferencia de potencial aplicada al resistor:
V=IR
I=V180=0.03 A
V= 5.4 V
La diferencia de potencial es de 5.4 V

* La corriente que circula por ellos es la...