Respuestas - Capítulo VIII

Excepto por las preguntas de los apartados de Comprueba tu aprendizaje, sólo se dan las respuestas de los numerales impares

Comprueba tu aprendizaje

8.1 1.1 × 10⁻³ m

8.3 3.59 cm, 17.98 cm

8.4 a. 25.0 pF; b. 9.2

8.5 a. C = 0.86 pF, Q₁ = 10 pC, Q₂ = 3.4 pC, Q₃ = 6.8 pC;
b. C = 2.3 pF, Q₁ = 12 pC, Q₂ = Q₃ = 16 pC;
c. C = 2.3 pF, Q₁ = 9.0 pC, Q₂ = 18 pC, Q₃ = 12 pC, Q₄ = 15 pC

8.6 a.4.0 × 10⁻¹³ J; b. 9 veces

8.7 a. 3.0; b. C = 3.0 C₀

8.9 a. C₀ = 20 pF, C = 42 pF; b. Q₀ = 0.8 nC, Q = 1.7 nC; c. V₀ = V = 40 V; d. U₀ = 16nJ, U = 34 nJ

Preguntas conceptuales

1. no; sí

3. falso

5. no

7. 3.0 μF, 0.33 μF

9. las respuestas pueden variar

11. La resistencia dieléctrica es un valor crítico de un campo eléctrico por encima del cual un aislador comienza a conducir; una constante dieléctrica es la relación entre el campo eléctrico en vacío y el campo eléctrico neto en un material.

13. El agua es un buen solvente.

15. Cuando la energía del movimiento térmico es grande (alta temperatura), un campo eléctrico también debe ser grande para mantener los dipolos eléctricos alineados con él.

17. las respuestas pueden variar

Problemas

19. 21.6 mC

21. 1.55 V

23. 25.0 nF

25. 1.1 × 10⁻³ m²

27. 500 µC

29. 1:16

31. a. 1.07 nC; b. 267 V, 133 V

33. 0.29 μF

34. 500 condensadores conectados en paralelo

35. 3.08 μF (serie) y 13.0 μF (paralelo)

37. 11.4 μF

39. 0.89 mC; 1.78 mC; 444 V

41. 7.5 μJ

43. a. 405 J; b. 90.0 mC

45. 1.17 J

47. a. 4.43 × 10⁻⁹ F; b. 0.453 V; c. 4.53 × 10⁻¹⁰ J; d. no

49. 0.7 mJ

51. a. 7.1 pF; b. 42 pF

53. a. antes 3.00 V; después 0.600 V; b. antes 1500 V/m; después 300 V/m

55. a. 3.91; b. 22.8 V

57. a. 37 nC; b. 0.4 MV/m; c. 19 nC

59. a. 4.4 μF; b. 4.0 × 10⁻⁵ C

61. 0.0135 m²

63. 0.185 μJ

Problemas Adicionales

65. a. 0.277 nF; b. 27.7 nC; c. 50 kV/m

67. a. 0.065 F; b. 23,000 C; c. 4.0 GJ

69. a. 75.6 μC; b. 10.8 V

71. a. 0,13 J; b. no, debido al calentamiento resistivo en los cables de conexión que siempre está presente, pero el esquema del circuito no indica resistencias



73. a. -3.00 μF; b. No puedes tener una capacitancia C₂ negativa. c. La suposición de que estaban conectados en paralelo, en lugar de en serie, es incorrecta. Una conexión en paralelo siempre produce una mayor capacitancia, mientras que aquí se supone una capacitancia menor. Esto solo podría suceder si los condensadores están conectados en serie.

75. a. 14.2 kV; b. El voltaje es irrazonablemente grande, más de 100 veces el voltaje de ruptura del nylon. c. La carga asumida es irrazonablemente grande y no puede almacenarse en un condensador de estas dimensiones.

Problemas de Desafío

77. a. 89.6 pF; b. 6.09 kV/m; c. 4.47 kV/m; d. no

79. a. 421 J; b. 53.9 mF

81. C = ε₀A/(d₁ + d₂)

83. Demuestra