Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco Naturales Facultad de Ciencias Na turales Departamento de Química

1

Sede Trelew FÍSICA II

Trabajo Práctico Nº 4 Potencial eléctrico - Condensadores y dieléctricos 1º) El número atómico del Oxígeno es Z = 8. La distancia típica en un átomo entre un electrón y su núcleo es del orden de 1.10-10 m. (a) Obtener el potencial creado por el núcleo de oxígeno en un punto separado esta distancia. (b) Obtener el valor de la energía potencial U en eV de un electrón situado en ese punto respecto a U∞ . (c) Expresar dicha energía potencial en J. Despreciar cualquier contribución debida a otros electrones. 2º) Encontrar el potencial en el punto P donde las cargas tienen los valores q1 = 30 nC, q2 = -51 nC y q3 = 47 nC.

3º) Determinar el potencial creado por un anillo de radio a uniformemente cargado, con carga total Q, en los puntos de su eje. El anillo es suficientemente delgado. 4º) Un anillo de radio 4 cm posee una carga uniforme de 8 nC. Una pequeña partícula de masa m = 6.10-9 kg y carga q = 5 nC se sitúa en X = 3 cm y se deja en libertad. Determinar la velocidad de la carga cuando se encuentra a gran distancia del anillo. 5º) En un relámpago típico la diferencia de potencial entre los puntos de la descarga es alrededor de 109 V y la cantidad de carga transferida es de unos 30 C. (a) ¿Cuánta energía se libera? (b) Si toda la energía liberada pudiera emplearse para acelerar un automóvil de 1200 kg desde el reposo, ¿cuál sería su velocidad final? 6º) Un condensador de placas paralelas está formado por dos conductores cuadrados de 10 cm de lado, separados 1 mm de distancia. (a) Calcular su capacidad. (b) Si este condensador está cargado con 12 V, ¿Cuánta carga se transfiere de una placa a la otra? 7º) La membrana celular es un buen ejemplo de condensador de placas paralelas. Los iones del interior y el exterior de una célula están separados por una membrana plana de 10-8 m de espesor y de constante dieléctrica K = 8. (a) ¿Cuál es la capacidad de 1 cm2 de membrana? (b) Si la diferencia de potencial a través de la membrana es 0,1 V, hallar la energía eléctrica almacenada en 1 cm2 de membrana 8º) Un condensador de 60 µF está cargado a 12 V. Una vez desconectado de la batería, la separación de sus placas se incrementa de 2 mm a 3,5 mm. (a) ¿Cuál es la carga del condensador? (b) ¿Cuánta energía fue almacenada originalmente en el condensador? (c) ¿En cuánto se incrementó la energía al modificar la separación de las placas?

Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco Naturales Facultad de Ciencias Na turales Departamento de Química

2

Sede Trelew FÍSICA II

9º) Dos condensadores de placas paralelas, cada uno con una capacidad de 2 µF, están conectados en paralelo a través de una batería de 12 V. Determinar (a) la carga sobre cada condensador y (b) la energía total almacenada en los condensadores. A continuación los condensadores se desconectan de la batería y entre las placas de uno de ellos se inserta un dieléctrico κ = 3. En estas condiciones determinar (c) la diferencia de potencial entre las placas de cada condensador; (d) la carga depositada sobre cada uno de ellos y (e) la energía total almacenada por ambos.