laboratorio de fisica 120, experiencia 8

UTFSM - Departamento de F´
ısica

CERTAMEN 2

FORMA

FIS-120,

16 de mayo de 2014, 17:15hrs

NOMBRE, APELLIDO:
ROL:
PROFESOR:
OBSERVACIONES:
1) JUSTIFIQUE TODAS SUS RESPUESTAS!!!
2) NO ARRANQUE ESTA HOJA DE SU PRUEBA.
2) PUNTAJE: Buenas 5 pts. Omitidas 1 pts. Buenas oscuras o en blanco -5 pts.
FORMULARIO.
Condensadores (capacitores):
Q = C| V | ,

UC =

n

Ceq. =

Cj(en paralelo) ,

j=1

Q2
1
= C| V |2 .
2C
2
1
=
Ceq.

n
j=1

1
Cj

(1)

(en serie) .

(2)

Densidad (por volumen) de energ´ electrost´tica:
ıa
a
u=

dU
1
= 0E2 .
dVol.
2

(3)

Condensador de placas paralelas conductoras (´rea de placas A, separaci´n de placas d;
a
o
E=

σ
0

=

Q
,
A 0

V (≡ | V |) = Ed ,

Si hay material diel´ctrico: E0 → E= E0 /κe ; C0 → C = κe C0 (
e

0

C=

dQ
dt

l
= I 2 R, R = ρ A

dqc
1
+ qc = B
dt
τ
Donde τ = RC y B = ε/R.
La soluci´n es:
o
qc (t) = Bτ − (Bτ − qc (0)) exp(−t/τ )
ic (t) =
Fuerza
Fuerza
Dipolo
Ley de

dqc
1
= (Bτ − qc (0)) exp(−t/τ )
dt
τ

de Lorentz: F = Fel. + Fmag. = q E + qv × B
magn´tica en alambres: dF = Idl × B
e
magn´tico: µ = N IA · n,
e
ˆ
Upot.= −µ · B,
Biot-Savart y ley de Ampere:
dB =

τ = µ × B.

µ0 I dl × r
,
4π r3

B · dl = µ0 I

1

d

.

d):
(4)

→ κe 0 ). Aqu´ κe > 1 es constante diel´ctrica.
ı,
e

Corriente I; densidad J de corriente: I = dq/dt; J = e0 nvd .
Resistencia: ∆V = IR, PR =
Circuito ε − R − C:

0A

√
A

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FORMA

Enunciado problemas 1, 2 y 3: Dosesferas conductoras conc´ntricas de radios R1 = a y R2 = 3a, con
e
aire entre ellas, forman un capacitor.
(1) La capacitancia de este capacitor es:
(A) πε0 a
(B) 2πε0 a
(C) 3πε0 a
(D) 4πε0 a
(E) 6πε0 a
(2) Si el radio R2 aumenta infinitamente, entonces la capacitancia:
(A) no cambia.
(B) disminuye en 33 %.
(C) aumenta en 33 %.
(D) aumenta en 50 %.
(E) aumenta en 100 %.
(3) Si el radiode la esfera exterior cambia de R2 = 3a a R2 = 2a, entonces la capacitancia:
(A) no cambia.
(B) disminuye en 33 %
(C) aumenta en 33 %
(D) aumenta en 50 %
(E) aumenta en 100 %
[fin del bloque 1-3]
(4) Usando unos pocos capacitores de capacitancia C, conectados adecuadamente, es posible obtener una
capacitancia equivalente de 12 C. ¿Cu´ntos capacitores se necesitan para ello?
a
7
(A) 7(B) 6
(C) 5
(D) 4
(E) 3

2

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FORMA
S
R

Enunciado problemas 5 y 6: Un capacitor plano sin diel´ctrico, se
e
carga mediante un circuito en que se conecta en serie con una resistencia,
un interruptor y una bater´ como se muestra en la figura.
ıa,

V

C

(5) Estando el capacitor cargado, se abre el interruptor y se introduce entre sus placas unmaterial de constante
diel´ctrica K = 3. Entonces, al introducirse el diel´ctrico en el capacitor:
e
e
(A) la carga aumenta en el factor 3.
(B) la diferencia de potencial aumenta en el factor 3.
(C) el campo el´ctrico aumenta en el factor 3.
e
(D) la capacitancia disminuye en el factor 3.
(E) la energ´ almacenada disminuye en el factor 3.
ıa

(6) Estando el capacitor cargado, se abreel interruptor y se acercan sus placas disminuyendo a la mitad la
distancia entre ellas. Entonces, al acercar las placas del capacitor:
(A) su carga aumenta en el factor 2.
(B) su diferencia de potencial aumenta en el factor 2.
(C) su energ´ almacenada disminuye en el factor 2.
ıa
(D) su capacitancia disminuye en el factor 2.
(E) su campo el´ctrico disminuye en el factor 2.
e

[fin delbloque 5-6]
Enunciado problemas 7 y 8: Un alambre conductor de cobre de 2 [mm] de di´metro puede conducir una
a
corriente m´xima de 20 [A] sin recalentarse.
a
(7) Aproximadamente ¿cu´l es la densidad de corriente en el alambre, en [A/m2 ]?
a
(A) 3 × 107
(B) 6 × 106
(C) 2 × 106
(D) 6 × 103
(E) 3 × 103
(8) Aproximadamente ¿cu´ntos electrones atraviesan una secci´n transversal del alambre,...