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¡EUREKA!, preparando para la UNI …simplemente el mejor Magdalena; Los Olivos; Ingeniería; Surco; Carabayllo Página 1 5V 8V 12V I II 3 cm 2 cm FÍSICA SEMANA 16: ΔV EN UN CAMPO UNIFORME. CA PACITORES. ΔV EN UN CAMPO UNIFORME 01. Se tiene dos placas metálicas, sometido a los potenciales como se muestra en la figura. Halle la diferencia de potencial (en V) que existe en- tre los puntos P y Q. A) 4 B) 6 C) 8 D) 10 E) 12 02. La figura muestra tres placas grandes, con- ductoras, paralelas, con sus respectivos potenciales eléctrico y con un campo eléctrico uniforme entre ellas. De las siguientes afirmaciones in dique la alternativa correcta: I. El campo eléctrico en la región I es 100î V/m. II. El campo eléctrico en la región II es −200î V/m. III. El campo eléctrico en la región I es −300î V/m. A) VVV B) VFV C) VVF D) FVF E) FVV UNI_2010-II 03. Se muestra un campo eléctrico homogéneo y un triángulo isósceles. Determine la diferencia de potencial VA−VC, en V. Considere BM = √2 m y M es punto medio. A) 180 B) 90 C) –90 D) –180 E) 10 04. Se tiene un campo eléctrico uniforme de módulo 5 N/C como se muestra en la figura. La abscisa del punto A es XA = −1 m y la abscisa del punto B es XB = 4 m. Sean VA y VB los potenciales eléctrico en los puntos A y B, respectiva-mente. Calcule VA−VB, en volt. A) −20 B) −12 C) 0 D) +12 E) +20 PARCIAL_2008-II 05. A continuación se muestra un campo eléc- trico homogéneo de módulo 10 kN/C. Determi- ne la diferencia de potencial VM−VA, en V. Con sidere PM = 75 cm. A) 3500 B) 7000 C) 4500 D) 9000 E) 1000 CARACTERÍSTICAS ELECTROSTÁTICAS DE LOS CONDUCTORES 06. Respecto a los conductores en equilibrio electrostático, indique la veracidad (V) o false- dad (F) de las siguientes proposiciones: I. Toda carga neta se distribuye uniformemente en su superficie. II. La diferencia de potencial entre dos puntos del conductor es cero. III. El campo eléctrico dentro del conductor es cero. A) VVF B) FFV C) FVV D) VFV E) VVV 07. Respecto a conductores en equilibrio electrostático, señale la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones: I. La carga se concentra en mayor cantidad en las puntas de los conductores. II. Todo el volumen de un conductor posee un mismo potencial y es diferente de cero. III. La carga neta en un conductor puede estar en el interior del mismo. A) VFF B) FVF C) VVV D) VVF E) FFF 08. Respecto a los conductores sólidos aislados en equilibrio electrostático, indique la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones: I. El campo eléctrico puede tener una componente tangencial a la superficie exterior del conductor, justo saliendo del conductor. Q 3 cm 2 cm 15 cm P 33 V 15 V x (m) A B 37° ¡EUREKA!, preparando para la UNI …simplemente el mejor Magdalena; Los Olivos; Ingeniería; Surco; Carabayllo Página 2 II. En un conductor de forma irregular la carga se acumula de manera uniforme en la superficie exterior del conductor. III. Si una persona que se encuentra dentro de una caja de Faraday cargada, sin ningún otro cuerpo dentro, toca las paredes internas de la caja no recibirá descarga alguna. A) FFF B) VFF C) FFV D) FVV E) VFV 09. Un conductor tiene una densidad de carga superficial de 1,2 nC/m2. Halle el módulo del campo eléctrico, en N/C, sobre la superficie del conductor. (ε0 = 8,85×10−12 C2/N.m2) A) 125,6 B) 135,6 C) 145,6 D) 155,6 E) 165,6 UNI_2011-II 10. Determine la densidad superficial de carga, en pC/m2, en una región donde se tiene un campo eléctrico de magnitud 60 N/C. A) 885 B) 785 C) 631 D) 531 E) 431 CAPACITORES 11. Con relación a las siguientes proposiciones sobre la capacidad eléctrica, indique verdadero (V) o falso (F): I. Es una característica de los capacitores. II. Depende de la geometría de los capacitores. III. Es proporcional a la carga del conductor. A) VVV B) VVF C) VFF D) FVV E) FFF 12. Indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I. La capacitancia de un condensador es independiente de la sustancia entre las placas. II. La capacitancia de un condensador es invariante. III. En un condensador de placas paralelas, la diferencia de potencial entre las placas (V) se relaciona con el campo eléctrico (E) y la distancia (d) entre las placas por: ΔV = E d. A) FFF B) FFV C) FVV D) VVV E) VFF 13. Señale verdadero (V) o falso (F), según corresponda a las siguientes proposiciones: I. En un condensador, la carga es directamente proporcional a la diferencia de potencial y la constante de proporcional es llamada capacidad eléctrica. II. Dado que C = Q/V, entonces si la carga se duplica, la capacidad se duplica. III. La capacidad eléctrica de un condensador siempre es positiva. A) VVF B) VFF C) VVV D) VFV E) FFV 14. Se muestra un capacitor de placas parale-las conectadas a una fuente ideal. Indique ver- dadero (V) o falso (F) según corresponda a ca- da proposición: I. La placa A esta electrizada positivamente. II. Al desconectarse de la fuente el capacitor se descarga. III. La cantidad de carga que almacena el capa- citor es 100 μC A) VVV B) VVF C) VFV D) FVV E) FFF 15. Entre las placas de un condensador plano existe un campo uniforme de 400 N/C. Si su capacitancia es 20 uF y la separación entre sus placas es 2 mm. Determine la carga del condensador (en 𝜇C) A) 80 B) 160 C) 16 D) 1,6 E) 0,8 16. Un capacitor de 5 nF de capacidad, se conecta a una batería de carro de 12 V y luego a un tomacorriente casero de 220 V. ¿Cuál es la diferencia de carga, en nC, que almacena entre ambos casos? A) 60 B) 1 100 C) 1 160 D) 1 040 E) 1 140 17. Se necesita fabricar un capacitor plano de 0,885 pF con placas de 1 cm2 de área, ¿Cuál debe ser la separación, en mm, entre las placas? A) 10 B) 1 C) 0,1 D) 0,01 E) 100 18. Un condensador de placas planas paralelas con área A = 2 cm2 tiene sus placas separadas una distancia d = 8,85 mm. Si se aplica un voltaje de 100 V a las placas, calcular la carga eléctrica, en pC, almacenada en la placa positva. (ε0 = 8,85×10–12 C2/N.m2) A) 200 B) 20 C) 0,2 D) 8,85 E) 17,7×1013 ¡EUREKA!, preparando para la UNI …simplemente el mejor Magdalena; Los Olivos; Ingeniería; Surco; Carabayllo Página 3 19. Un capacitor de placas paralelas tiene placas cuadradas de 40 cm de lado, separadas 5 mm. Si le conecta a 220 V, ¿Cuál será la carga del condensador, nC? A) 6,23 B) 62,3 C) 1,56 D) 15,6 E) 7,0 20. Un capacitor de placas paralelas se construye con dos hojas metálicas de 7 m ×15 m, separadas por una capa de aire de 0,50 cm de espesor, ¿Qué voltaje, en kV, debe aplicarse para que el capacitor adquiera una carga de 10 mC? A) 20,5 B) 35,6 C) 44,5 D) 53,8 E) 63,8 ENERGÍA ALMACENADA EN UN CAPACITOR 21. Se emplea un acumulador automotriz, de 12 V, para cargar un capacitor de 100 uF. Determine la energía almacenada en el capacitor, en mJ. A) 3,6 B) 7,2 C) 14,4 D) 18,0 E) 24,5 22. Una nube tormentosa tiene una carga de 900 C y un potencial de 90 MV con respecto al terreno, ubicado más debajo de la nube. Determine la energía, en 1010 J, que se almacena en esta tormenta. A) 1 B) 2 C) 4 D) 5 E) 8 23. Un capacitor de placas paralelas se construye mediante dos discos metálicos de 10 cm de radio separados por un espacio de aire de 1 mm de espesor. Si se le conecta a 100 V ¿cuánta energía, en uJ, almacena este capacitor?. A) 2,78 B) 2,39 C) 1,78 D) 1,39 E) 0,78 24. Cuando un capacitor plano se carga con 12 uC, la energía que almacena se mide que es 4 mJ. Si la distancia entre las placas del capacitor es 17,7×10−4 m, determine el área de las placas, en m2. A) 1,8 B) 2,7 C) 3,6 D) 4,5 E) 5,4 CONEXIONES ESPECIALES 25. Un capacitor plano descargado se conecta a los extremos de una fuente. Si se aumenta la sepa raciónentre las placas, podemos afirmar: I. La capacitancia permanece constante. II. La diferencia de potencial entre las placas del capacitor aumenta. III. La energía almacenada en el capacitor aumenta. A) Solo I B) solo II C) Sólo III D) I y III E) ninguna 26. Las placas de un capacitor de placas paralelas son conectadas a una batería V. Sea d la distancia entre las placas y sea U la energía electrostática almacenada en el capacitor. Sin desconectar la batería, d se aumenta a partir de un valor inicial do. ¿Cuál de los gráficos representa mejor la dependencia de U con d? A) B) C) D) E) UNI_2012-II 27. Un capacitor plano es conectado a los bornes de una batería, luego se desconecta y se reduce la separación entre las placas. Sobre la capacidad, la carga y la energía, respectiva- mente, podemos afirmar: A) Aumenta, aumenta, disminuye B) Aumenta, constante, aumenta C) Disminuye, aumenta, aumenta D) Disminuye, disminuye, aumenta E) Aumenta, constante, disminuye. 28. Un capacitor plano se carga conectando sus placas a los bornes de una batería y luego se desconecta de la batería. Si el espacio entre las pacas se llena con un dieléctrico que tiene una permitividad eléctrica doble que la del vacío, podemos afirmar: I. La capacidad eléctrica disminuye. II. La diferencia de potencial entre las placas permanece constante. III. La energía en el capacitor disminuye. do U d U d do U d do U d do U d do ¡EUREKA!, preparando para la UNI …simplemente el mejor Magdalena; Los Olivos; Ingeniería; Surco; Carabayllo Página 4 A) Solo I B) solo II C) solo III D) I y II E) II y III ASOCIACIÓN DE CAPACITORES 29. Tres condensadores con capacidades C, 2C y 3C, se conectan de todas las formas posibles, ob- teniéndose capacidades equivalentes distintas. Calcule la mayor capacidad equivalente posible. A) 11C/6 B) 11C/5 C) 4C D) 6C E) 36C/5 FINAL_2013-I 30. Cuatro condensadores de capacidades: 18 μF, 12 μF, 9 μF y 4 μF, se conectan de diferentes formas entre sí. Halle la menor capacidad equivalente posible en μF. A) 8 B) 6 C) 4 D) 2 E) 1 31. Determine la capacidad, en uF, equivalente entre los puntos A y B. Todas las capacidades están en uF. A) 90 B) 75 C) 45 D) 20 E) 15 CEPRE_2009-I 32. Determine la capacidad equivalente entre los extremos P y Q. A) C/5 B) C/3 C) 7C/3 D) 5C E) 7C 33. Si la capacidad equivalente entre los puntos M y N es 30 uF, hallar el valor de C, en uF A) 10 B) 20 C) 30 D) 60 E) 70 34. Si todas las capacidades están en uF, determine la capacidad equivalente entre ellos puntos X y Y. A) 10 B) 20 C) 30 D) 40 E) 50 35. Determinar la capacidad equivalente, en uF, entre los puntos A y B del arreglo mostrado. A) 262 B) 67 C) 48 D) 9 E) 6 36. Hallar la capacidad equivalente entre los pun- tos P y Q de la red mostrada. A) 11C/4 B) 4C/11 C) 6C D) 2C/3 E) 3C/2 ENERGÍA EN LA EQUIVALENTE 37. Para almacenar energía eléctrica se utilizan 2 000 condensadores de 5 𝜇F conectados en paralelo. Calcule cuánto cuesta cargar este sistema en soles hasta 50 kV, si el costo de 1 kW.h es S/ 0,36 soles. A) 1,00 B) 1,25 C) 1,50 D) 1,75 E) 2,00 UNI_2013-I 38. Se tienen 12 condensadores, de 600 F cada uno, conectados en serie a una batería de 1200 V. ¿Cuál sería el costo de cargarlos si cada kW.h cuesta 0,4 soles? A) 36 B) 10 C) 8 D) 4 E) 2 39. Se tiene un sistema de 10 condensadores idénticos que se unen en serie. En este caso el sistema conectado a una batería almacena 5 mJ de energía. Calcule la energía, en J, que almacena el sistema si los mismos condensadores se unen en paralelo y se conectan a la misma bate-ría. A) 0,1 B) 0,2 C) 0,3 • • A B 20 30 60 80 60 12 • • P Q C C C C C C 20 20 30 10 10 A B • • C C C C P Q • • C • • M N C C C C C • • X Y 40 20 30 70 60 ¡EUREKA!, preparando para la UNI …simplemente el mejor Magdalena; Los Olivos; Ingeniería; Surco; Carabayllo Página 5 D) 0,4 E) 0,5 UNI_2018-I 40. Tres condensadores idénticos se conectan en paralelo a una fuente que genera una diferencia de potencial V0. Después los tres condensadores se conectan en serie, con una fuente que genera una diferencia de potencial V1. Determine V1 si la energía almacenada en el sistema se mantiene igual. A) V0 B) 2V0 C) 3V0 D) 4V0 E) 5V0 UNI_2018-II CIRCUITOS CAPACITIVOS 41. En el circuito capacitivo que se muestra determine la carga (en μC) en el condensador de 2 μF. A) 10 B) 20 C) 40 D) 80 E) 120 *CEPRE_2013-I 42. Determine la diferencia de potencial (en V) entre los terminales a y d, del arreglo de condensadores mostrado en la figura, si la diferencia de potencial entre los puntos b y c es de 10 V. A) 30 B) 60 C) 90 D) 120 E) 150 UNI_2 019-II 43. Determine la carga eléctrica, en uC, alma- cenada en el capacitor de 10 uF. A) 42 B) 36 C) 28 D) 20 E) 14 44. Para la disposición de capacitores mostrados en la figura, determine la energía eléctrica, en μj, que almacena el capacitor de 3 µF. A) 294 B) 24 C) 20 D) 16 E) 12 45. En la figura se muestra un sistema de capacitores, calcule la energía (en uJ) almacenada en el condensador de capacidad C1 = 6 𝜇F A) 18 B) 27 C) 36 D) 48 E) 54 46. Dos condensadores, de capacitancias C1 y C2, se encuentran conectados a una batería como se indica en la figura. Sean V1 y V2 los voltajes entre las placas de estos condensadores y Q1 y Q2 las cargas adquiridas por ellos. Si se sabe que C1 < C2, indique cuál de las siguientes afirmaciones es correcta: A) V1 = V2 y Q1 = Q2 B) V1 = V2 y Q1 > Q2 C) V1 = V2 y Q1 < Q2 D) V1> V2 y Q1 > Q2 E) V1 < V2 y Q1 < Q2 UNI_2014–II 47. Se carga un condensador de 20 pF aplicándole 3×103 V y luego se desconecta de la fuente. Después se le conecta en paralelo a un condensador descargado de 60 pF. Calcule la carga, en nC, en el condensador de 60 pF. A) 15 B) 25 C) 35 D) 45 E) 50 *UNI_2010-I V C1 C2 14 V 60 uF 30 uF 25 uF 50 uF 10 uF 3 𝜇F 3 𝜇F C1 6 𝜇F 11 V 6 uF 7 uF 5 uF 2 uF • • • • a b c d 2 uF 5 uF 60 V 3 μF 2 μF 4 μF ¡EUREKA!, preparando para la UNI …simplemente el mejor Magdalena; Los Olivos; Ingeniería; Surco; Carabayllo Página 6 48. Un capacitor de 2,5 μF se conecta a una batería de 9,6 V. Posteriormente se desconecta de ella y se conecta con un capacitor de 5 μF, el cual no está electrizado; determine la cantidad de carga (en μC) final de cada capacitor. A) 3; 8 B) 8; 16 C) 12; 12 D) 4; 20 E) 6; 18 49. Un condensador de 10 uF se carga median- te una batería de 30 V, luego se retira de la fu- ente y se la conecta en paralelo otro condensador de 5 uF (totalmente descargado), determine la diferencia de potencial (en V) de los condensadores en paralelo. A) 10 B) 15 C) 20 D) 25 E) 30 50. Se carga un condensador de 2 μF con una batería de 12 V, y luego se desconecta de la batería. En estas condiciones, se le conecta en paralelo con otro condensador inicialmente descargado y se encuentra que la diferencia de potencial disminuye hasta 3 V. Determine la capacidad, en μC, del segundo condensador. A) 2 B) 4 C) 6 D) 8 E) 10 CEPRE_2010-II
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