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Año 1 No.1


Editorial

Editorial En esta revista se trato de desarrollar diferentes aspectos de la física como lo son el campo eléctrico, potencial eléctrico y capacitancia. Además se demostró la resolución de problemas de estos temas y se realizo un articulo referente a estos. Integrantes: Francisco Silva Daniel Romero Alfredo Sandoval Gabriel Rincón

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Índice

Índice de la revista Editorial ----------------------------------------------------1 Campo eléctrico ------------------------------------------3 Teoría --------------------------------------------------------3 Problema 15 -----------------------------------------------4 Problema 18 -----------------------------------------------5

Diferencia de potencial --------------------------------6 Teoría -------------------------------------------------------6 Problema 2 ------------------------------------------------7 Problema 3 ------------------------------------------------8 Capacitancia ---------------------------------------------9 Teoría ------------------------------------------------------9 Problema 5 -----------------------------------------------10 Problema 7 -----------------------------------------------11 Problema 58 ---------------------------------------------12 Problema 60 ---------------------------------------------13 Problema 61 ---------------------------------------------14 Problema 63 ---------------------------------------------15 Problema 68 ---------------------------------------------16 Problema 69 ---------------------------------------------17 Problema 71 ---------------------------------------------18 Articulo ----------------------------------------------------19 Bibliografía -----------------------------------------------20

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Campo Eléctrico

Campo eléctrico teoría

El campo eléctrico se puede definir como la zona del espacio donde cargas eléctricas ejercen su influencia. Es decir que cada carga eléctrica con su presencia modifica las propiedades del espacio que la rodea. Para representar un campo eléctrico utilizamos las líneas de fuerza las cuales son tangentes, en cada punto a la intensidad del campo. De la observación de un campo electroestático podemos apreciar el valor de su intensidad en una zona o un punto determinado por la densidad de las líneas. Las líneas de fuerza de un campo eléctrico se pueden materializar al producir campos eléctricos intensos. Para determinar un campo eléctrico se utiliza una magnitud física denominada intensidad del campo eléctrico. Esta se define como el cociente entra la fuerza que el campo ejerce sobre una carga de prueba situada en esa punto y el valor de dicha carga. El campo eléctrico creado por un carga puntual Q en un punto P ubicado a una distancia r de la misma, es directamente proporcional al valor de la carga Q e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia al punto considerado.

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Campo Eléctrico

Solucionario de Física Problema #15 2 cargas puntuales Q1 y Q2 están sobre una línea recta, como se muestra en la figura. Determina la intensidad del campo eléctrico en el punto P. Datos

Q1= 6x10-6 Q2= 5x10-6 d= 5cm y 3cm K= 9x109 Nxm2/C2 V= ?

Calcular

Dibujo 5cm Q1: 6x10-6

3cm P

Q2: -5x10-6

Fórmula

Razonamiento Usando la fórmula de “V” en cada una de las cargas se conseguirá la intensidad del campo eléctrico en el punto “P” al sumarse los 2 resultados de “V” de las 2 cargas.

Respuesta: La intensidad del campo eléctrico en el punto “P” es de (-28400000).

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Problema #18 Determina la intensidad y la dirección del campo eléctrico en el punto “P”.

Dibujo Q1: 2x10-6 4cm

Campo Eléctrico

Solucionario de Física

P

Datos

Q1= 2x10-6 Q2= 4x10-6 d= 4cm y 7cm K= 9x109 Nxm2/C2 V= ?

Calcular

7cm

Q2: 4x10-6

Fórmula

Razonamiento Usando la fórmula de “V” en cada una de las cargas se conseguirá la intensidad del campo eléctrico en el punto “P” al sumarse los 2 resultados de “V” de las 2 cargas.

Respuesta: La intensidad del campo eléctrico en el punto “P” es de 18596939V.

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Potencial ElĂŠctrico

TeorĂ­a de potencial elĂŠctrico

Cuando se trabaja con partículas cargadas en campos elÊctricos, es mas conveniente considerar la energía potencial por unidad de carga, a este concepto se le llama potencial elÊctrico, que se define como la energía potencial de la unidad de carga positiva en ese punto. El potencial elÊctrico se expresa como: � =

đ??¸0 đ?‘ž

La unidad del potencial elĂŠctrico en sistema internacional es el voltio (V). Un voltio representa el potencial que existe en un punto en el que, al colocar una carga de un culombio, adquiere una carga potencial de un julio. Para calcular el potencial elĂŠctrico que genera el campo elĂŠctrico a su alrededor se utiliza la siguiente formula: đ??žâˆ—đ?‘„ đ?‘‰= đ?‘‘ La diferencia de potencial entre un punto A y un punto B cuyo potencial en cada punto es đ?‘‰đ??´ đ?‘Ś đ?‘‰đ??ľ respectivamente, se expresa como: ∆đ?‘‰ = đ?‘‰đ??´ − đ?‘‰đ??ľ

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Potencial Eléctrico

Solucionario de Física Dibujo

Datos

Fórmula

Calcular

Respuesta:

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Potencial Eléctrico

Solucionario de Física Dibujo

Problema #3

q1

15cm

A

5cm B Datos

q2

Fórmula

Calcular

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Capacitancia

TeorĂ­a de capacitancia

Cuando a un conductor se le proporciona una carga, este adquiere un potencial que es constante en toda su superficie. Al cambiar el valor de su carga, el valor del potencial tambiĂŠn varia, lo cual se expresa como: đ?‘ž =đ??śâˆ—đ?‘‰ Donde C es la constante de proporcionalidad del conductor denominada capacitancia elĂŠctrica del conductor, siendo sus unidades en S.I. el culombio por voltio (C/V). Esta unidad se denomina faradio (F) y es muy usual expresar la capacitancia elĂŠctrica en microfaradio. Un condensador es un sistema de dos conductores muy prĂłximos que pueden adquirir cargas iguales y de signo contrario. Todo condensador tiene dos terminales, los cuales al ser sometidos a una diferencia de potencial, se encuentra en la capacidad de almacenar carga elĂŠctrica. AsĂ­ que el cociente entre la carga q, que es almacenada por el condensador y la diferencia de potencial V es constante, se expresa como:

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Capacitancia

Solucionario de FĂ­sica Problema #5 Cuando una de las placas de un condensador elĂŠctrico fijo se carga con 5mC, la diferencia de potencial entre las armaduras es de 1000V. Calcular q que debe suministrarse a otro condensador de capacidad doble que el anterior para que la diferencia de potencial se reduzca a la mitad.

Dibujo

FĂłrmula

Datos 5.10−6

q= V=1000v C=? Q2=? – Cx2 – V/2

Calcular 5.10−6 đ??ś đ??ś= = 5.10−9 đ??š 1000đ?‘‰

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2đ?‘ž = đ??ś Ă— đ?‘‰

Razonamiento Primero utilizamos la fĂłrmula numero 1 para sacar la capacitancia del condensador. Luego multiplico Cx2 y divido V/2 para utilizar la fĂłrmula numero 2 y asĂ­ sacar la carga que almacena el capacitador.

đ?‘ž = 5.10−9 đ??š Ă— 500đ?‘‰ = 5.10−6 đ??ś Respuesta: La carga que se le suministra al segundo capacitador es de 5.10−6 đ??ś.

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Capacitancia

Solucionario de Física Problema #7 Un condensador plano esta constituido por dos discos circulares iguales, de diámetro 40cm, separados por un vidrio de espesor 1mm. Calcular: a) la capacidad del condensador, b) la carga, al someterlo a la diferencia de potencial de 2000V

Datos

Dibujo 1mm

Fórmula

C= ? d= 1mm S= ? Ke= 4,5 q= ? V=2000V E0=8,85x10-12 C2/Nxm2 Diámetro = 40cm Calcular

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Capacitancia

Solucionario de Física Problema #58

Dibujo

Calcular la diferencia de potencial entre las armaduras de un condensador plan, cuya capacidad es de 5x10-10 faradios cuando cada armadura tiene una carga de 8x10-6 C

Datos

C= 5x10-10 F q= 8x10-6 C V=?

Fórmula

Razonamiento Se despeja la fórmula de C: q/v para encontrar “V”.

Calcular

Respuesta: La diferencia de potencial entre las armaduras es de 16000V.

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Capacitancia

Solucionario de Física Problema #60 Un condensador plano esta formado por dos discos de 60cm de radio separado por una distancia de 2mm si la constante de el dieléctrico es 4, calcular Capacitancia Datos

Calcular

Dibujo

Fórmula

Razonamiento Primero se sustituye las unidades a metros. Luego se busca la superficie de los discos y se sustituye la formula de capacitancia.

2mm÷1000= 0,002m 60cm÷1000=0,6m

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Capacitancia

Solucionario de FĂ­sica Problema #61

Dibujo

La carga que hay en cada una de las laminas de un condensador plano es 4 ∙ 10−6 đ??ś. Si el ĂĄrea comĂşn de las armaduras es 1đ?‘š2 , calcular la intensidad de campo elĂŠctrico entre ellas. Datos

FĂłrmula

Razonamiento

Calcular

Respuesta:

Se sustituye voltios de la formula de campo elĂŠctrico para asĂ­ tener tĂŠrminos que se tienen como carga , luego se sustituye capacitancia y se elimina distancia.

E = 45177,4011N/C

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Capacitancia

Solucionario de FĂ­sica Dibujo Problema #63 Un condensador plano estĂĄ formado por dos armaduras cuya ĂĄrea es de 2,6đ?‘š2 , separadas por una distancia de 0,8mm. Si la carga de cada armadura es 25.10−6 đ??ś, calcular la diferencia potencial entre ellas.

Datos d= 8.10−4 đ?‘š V= ? q= 25.10−6 đ??ś S= 2,6đ?‘š2 Ke=1(vacĂ­o)

FĂłrmula đ?‘ž đ?‘ž đ??¸đ?‘œ Ă— đ??žđ?‘’ Ă— đ?‘† 1 đ??ś = 2 đ?‘‰ = 3đ??ś = đ?‘‰ đ??ś đ?‘‘

Razonamiento Primero sacamos capacitancia con la fĂłrmula #3. Luego de que tenemos capacitancia, utilizamos un Calcular despeje de la fĂłrmula #1 8,85. 10−12 đ??ś 2 á đ?‘ . đ?‘š2 Ă— 1 Ă— 2,6đ?‘š2 que vendrĂ­a siendo la đ??ś= 8.10−4 đ?‘š fĂłrmula #2 y asĂ­ descubrir −8 đ??ś = 2,876. 10 C/V la diferencia potencial entre ellas. −6 25.10 đ??ś đ?‘‰= = 869,263đ?‘‰ 2,876. 10−8 C/V

Respuesta: La diferencia potencial que hay entre ambas armaduras es de 869,263V

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Capacitancia

Solucionario de FĂ­sica Problema #68 La carga de cada una de las armaduras de un condensador plano es de 8.10−6 đ??ś y la energĂ­a almacenada en ĂŠl es de 4đ??š. Calcular la diferencia potencial entre dichas armaduras.

FĂłrmula

Datos

C=4F V= ? q= 8.10−6 đ??ś

Dibujo

đ?‘ž đ?‘ž 1đ??ś= 2 đ?‘‰= đ?‘‰ đ??ś

Calcular 8.10−6 đ??ś đ?‘‰= = 2. 10−6 đ?‘‰ 4đ??ś/đ?‘‰

Razonamiento Este problema es muy sencillo. Solo tenemos que utilizar la fĂłrmula #2, que proviene de un despeje de la fĂłrmula #1, y asĂ­ obtenemos cual es el valor de la diferencia potencial entre ambas armaduras.

Respuesta: La diferencia potencial que hay entre ambas armaduras es de 2. 10−6 đ?‘‰

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Capacitancia

Solucionario de FĂ­sica Problema #69

Dibujo

Un condensador tiene una capacidad de 25 ∙ −8 10 đ?‘“đ?‘Žđ?‘&#x;đ?‘Žđ?‘‘. Calcular el trabajo que hay que realizar para cargarlo con una diferencia de potencial de 180V. Datos

Calcular

FĂłrmula

Razonamiento Razonamiento Se despeja la formula de capacitancia para encontrar el valor de la carga luego de esto se utiliza la formula de voltaje que se despeja para encontrar trabajo.

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Capacitancia

Solucionario de FĂ­sica Problema #71 Un condensador tiene una capacidad de 5.10−4 đ?‘€đ??š cuando el dielĂŠctrico es el aire. Calcular que capacidad tendrĂĄ cuando el dielĂŠctrico sea mica Ke=5

Dibujo

FĂłrmula

Datos

1đ??ś1 = đ??žđ?‘’1 Ă— đ??¸đ?‘œ Ă— đ?‘† đ?‘‘

Ke(aire)= 1,0054 Ke(mica)=5 C= 5.10−4 đ?‘€đ??š

đ??ś1 Ă— đ?‘‘ đ?‘†= đ??žđ?‘’1 Ă— đ??¸đ?‘œ

2đ??ś2 = đ?‘†=

đ??žđ?‘’2 Ă— đ??¸đ?‘œ Ă— đ?‘† đ?‘‘

đ??ś2 Ă— đ?‘‘ đ??žđ?‘’2 Ă— đ??¸đ?‘œ

đ??ś1 Ă— đ?‘‘ đ??ś2 Ă— đ?‘‘ = đ??žđ?‘’1 Ă— đ??¸đ?‘œ đ??žđ?‘’2 Ă— đ??¸đ?‘œ đ??ś1 Ă— đ?‘‘ Ă— đ??žđ?‘’2 Ă— đ??¸đ?‘œ = đ??ś2 Ă— đ?‘‘ Ă— đ??žđ?‘’1 Ă— đ??¸đ?‘œ

đ??ś1 Ă— đ?‘‘ Ă— đ??žđ?‘’2 Ă— đ??¸đ?‘œ đ?‘‘ Ă— đ??žđ?‘’1 Ă— đ??¸đ?‘œ Razonamiento

3 đ??ś2 = Calcular

5.10−10 đ??š Ă— 5 đ??ś2 = = 2,487. 10−9 đ??š 1,0054

Para este problema se utiliza un sistema de ecuaciones que nos permite sustituir de la fĂłrmula, 2 variables que no conocemos las cuales son: la superficie y la distancia, ya que son variables que tienen en comĂşn la fĂłrmula #1 con la fĂłrmula #2 hasta llegar a la fĂłrmula #3

Respuesta: La capacidad de un condensador cuando el dielĂŠctrico es mica, es de 2,487. 10−9 đ??š .

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Artículo

Artículo

Micrófono de condensador El micrófono de condensador o mejor conocido el micrófono electromagnético es el micrófono recomendado por los profesionales ya que puede utilizar todas las modalidades, ofrecen la mayor respuesta en frecuencia: de 20 Hz a 20.000 Hz. Estos micrófonos son condensadores de dos placas una que

tiene libertad de

movimiento con respecto a otra que permanece fija la capacidad de almacenar carga variará. La placa móvil base de poliéster con recubrimiento de metal vaporizado que es lo que lo hace conductor la vuelve una grandiosa membrana de micrófono de unos 12 a 25 mm de diámetro. La placa que está en movimiento se aleja o se acerca a la placa fija causando una variación de la carga eléctrica, por esto estos micrófonos tiene una pila interna, más una conexión externa llamado Phantom Power que va desde 12 voltios a 48 voltios, esto da como consecuencia que no se pueden tener en conexiones alternas sin un generador eléctrico, ya que son muy delicados pero a los que tienen corriente continua el Phantom Power además de proporcionar energía a las placas, la alimentación Phantom y la pila interna, también suministran la corriente necesaria para hacer funcionar el circuito preamplificador (pre-amp) que los micrófonos de condensador necesitan, dado que su señal de salida es débil. El preamplificador está formado por un transistor de efecto de campo (FET). Este preamplificador puede estar integrado en el micrófono o ubicado en un dispositivo separado. La existencia de este preamplificador hace que el micrófono de condensador pueda entregar una señal de salida de nivel de línea. Lo mejor de estos micrófonos es que el tamaño del diafragma no está limitado y la gran desventaja es que es muy frágil y es de alto coste.

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Bibliografía

Bibliografía Rodríguez, J. et al. (2008) Física 2. Editorial Santillana. Suárez, W. y Brett, Ely (2003) Teoría y Práctica de Física. Barquisimeto, Edo. Lara.

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Revista de Fisica