UNIVERSIDAD DE ORIENTENÚCLEO DE ANZOÁTEGUI

UNIDAD DE ESTUDIOS BÁSICOS DEPARTAMENTO DE CIENCIAS

ÁREA DE FÍSICAASIGNATURA: FÍSICA II

CAPÍTULO IV: POTENCIAL ELÉCTRICO

IV – 1.- Definir la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos.

IV – 2.- Identificar la unidad de potencial eléctrico.

IV – 3.- Explicar cuando es positivo, negativo o nulo la diferencia de potencial entre dos puntos.

IV – 4- Explicar la importancia de las superficies equipotenciales.

IV – 5.- Deducir la ecuación de la diferencia de potencial entre dos puntos conociendo el campo eléctrico en esa región.

IV – 6.- Resolver problemas para calcular el potencial eléctrico, conociendo el campo eléctrico en esa región.

(17)

IV – 7.- Deducir la ecuación para calcular el campo eléctrico, conociendo el potencial en esa región.

IV – 8.- Resolver problemas para calcular el campo eléctrico, conociendo el potencial eléctrico en esa región.

(18) ; (19) ; (20); (21)

IV – 9.- Identificar la del potencial eléctrico en un punto debido:

a).- Una carga puntual.

(22)

b).- Una distribución de cargas puntuales.

(23)

c).- Una distribución de cargas continuas.

(24)

IV – 10.- Resolver problemas para determinar el potencial en un punto debido a una:

a) Carga puntual. b) Distribución de cargas puntuales. c) Distribución de carga continua.

IV – 11.- Definir la energía potencial eléctrica.IV – 12.- Resolver problemas para calcular la energía potencial eléctrica entre varias cargas puntuales.

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PROBLEMAS DE POTENCIAL ELECTRICO1 – Una esfera no conductora de “a” con una cavidad esférica de radio “b” tiene una carga uniforme y constante de 3Q. Encuentre potencial eléctrico a) r < b b) b) b < r < a c) r < a.

a b

2 – Una esfera no conductora de radio “a” tiene una densidad de

carga , siendo B una

constante y “r” una variable radial. Encuentre potencial eléctrico :

a) r < a r > a

a

3 – Una esfera no conductora de radio “a” tiene una densidad de

carga , siendo B una

constante y “r” una variable radial. Está concéntrica a una concha conductora de radios “b” y “c” respectivamente y tiene una carga total de 4Q. Encuentre potencial eléctrico: a) r < a

b) a < r < b c) r > b

b c a

4 – Una esfera conductora de radio “a” tiene una carga de 5q. Está concéntrica a una concha no conductora de radios “b” y “c” respectivamente y tiene una

densidad de carga ,

siendo B una constante y “r” una variable radial. Encuentre potencial eléctrico:a) r < a b) a < r < b c) b < r < c d) r > c

b c a

5.- Un disco de radio "a" tiene una

densidad de carga: ,

siendo una constante y "r" una variable radial. Hallar el potencial eléctrico en el punto "p" a una distancia "x" del plano del disco a lo largo de su eje.

6.- Un anillo de radio "a" tiene una densidad de carga , Siendo λo una constante y θ una variable radial. Hallar el potencial eléctrico a una distancia "x" sobre el eje perpendicular al plano del anillo.

CAPÍTULO V: CONDENSADORES Y DIELÉCTRICOS

V – 1.- Definir el concepto de capacitancia.

V – 2.- Identificar la unidad de capacitancia.

V – 3.- Determinar la capacitancia de condensadores de armadura paralelas, cilíndricas y esféricas.

V – 4.- Resolver problemas para determinar la capacitancia, carga y potencial eléctrico en condensadores de armadura de paralelas, cilíndricos y esféricos.

(26) (27) (28)

V – 5.- Estudiar los condensadores conectados en Serie y en Paralelos.

V – 6.- Deducir la ecuación de la capacitancia equivalente de varios condensadores conectados en Serie y/o en Paralelos.

(29) (30)

V – 7.- Explicar el efecto de un dieléctrico en un condensador.

V – 8.- Explicar el comportamiento de los átomos en un dieléctrico.

V – 9.- Estudiar el concepto de carga ligada, discutiendo como se origina y que efecto tiene en el campo eléctrico del condensador.

V – 10.- Resolver problemas de condensadores con dieléctricos.

(31) (32)

V – 11.- Explicar el concepto de energía potencial del campo eléctrostático.

V – 12.- Definir el concepto de densidad de energía.

V – 13.- Identificar la unidad de densidad de energía.

V – 14.- Resolver problemas para determinar la energía, densidad de energía en un condensador.

PROBLEMA DE CONDENSADORES

1. Un condensador de placas circulares y paralelas entre sí, tiene un diámetro de 10 cm. separadas una distancia de 1,2 mm. ¿Cuál es la carga de las placas si está conectado a una diferencia de potencial de 140 voltios.?¿Cuál es la energía almacenada? ¿Cuánto vale el campo eléctrico? ¿Cuál es el área de las placas?

2. Un condensador de 3 mf se conecta a otro de 5 mf y entre ellos se aplica una diferencia de potencial de 250 voltios. a) ¿ Cuál es la carga en cada condensador si están en serie? b) ¿ Cuál es la carga si están conectado en paralelo.? c) ¿ Cuál es la diferencia de potencial de cada condensador en ambos casos de conexión.?

3. ¿ Cuántos capacitores de 2,0 mf deben conectarse en paralelo para poder almacenar una carga de 5,0 coulomb, cuando se les aplica una diferencia de potencial de 240 voltios.?

4.- En el siguiente sistema de condensadores, donde:

:

Hallar La densidad de energía en el condensador C3 cuando el área de las placas es de 15 cm2.

5.- Dado el siguiente circuito de condensadores en donde:

Determine a) La energía potencial eléctrica en C2. b) La densidad de energía si la distancia entre las placas del condensador C4 es de 2 mm.

C1

a C2 C3

C5

C6

b C4

6. Encontrar la capacitancia equivalente, la carga y el voltaje en cada capacitor en la siguiente combinación, donde:

Determine el campo eléctrico y la distancia de separación de Las placas en C4

C1

C2

C3

C4

7.- En el siguiente sistema de condensadores :

Hallar a) La energía almacenada en el condensador: b) La densidad de energía en los condensadores C4, y C5

cuando la distancia de separación entre las placas es de 1,5 mm y 2mm respectivamente.

8. Determine la capacitancia equivalente entre los terminales a y b del siguiente circuito. todas las capacitancias son iguales a 6mf, Determine la energía y la densidad de energía si tienen un área de 10 cm2, cada condensador.

9._ En el siguiente circuito de condensadores tenemos que:

Hallar la densidad de energía almacenada en cada condensador si cada condensador tiene una distancia de separación entre sus placas de 3 mm.

10.- Un condensador de placas circulares y paralelas entre si, tiene una longitud perimetral de 8 cm., se carga hasta obtener un valor de 7,5 *10-6 C. Al introducir un dieléctrico que ocupe todo el espacio vacío del condensador, se produce un campo eléctrico de 2*105 V/m. Determine la carga ligada en la superficie de dieléctrico.

11.- Un condensador de placas circulares y paralelas entre sí, tiene un diámetro de 20 cm. separadas una distancia de 2 mm. Sí está conectado a una diferencia de potencial de 250 voltios. ¿ Cuál es la energía almacenada? ¿ Cuál es el campo eléctrico?

12. El espacio entre las placas de un condensador de placas paralelas está lleno con dos bloques dieléctricos, con constantes K1 y K2 (ver dibujo). Las placas tiene un área A y cada bloque de dieléctrico tiene un espesor de d/2.. Demuestre que:

d/2 K1

d/2 K2

A

13. Un capacitor de placas paralelas tiene L x L de área, y separación entre las placas " D ". Determine la capacitancia total.

14. Determine la capacitancia total de los siguientes condensadores con dieléctrico .