Problema 3 · Física UPC 2022

Tema: Condensadores, dieléctricos y redes de condensadores · Del examen Examen mig quadrimestre - Abril 2022 (2022)

Enunciado

Problema 3. Redistribución de carga en una red de condensadores

Un subsistema formado por tres condensadores conectados entre sí presenta una capacidad equivalente conjunta C234=2 μFC_{234} = 2\text{ }\mu\text{F} y almacena una carga inicial total de Q=24 μCQ = 24\text{ }\mu\text{C}. Dicho bloque se conecta a continuación en paralelo con un condensador C1C_1 inicialmente descargado.

a)

Calcular la tensión común final VV del acoplamiento y las cargas que se redistribuyen entre C1C_1 y el bloque equivalente C234C_{234}.

b)

Determinar cómo se distribuye finalmente la carga resultante del conjunto C234C_{234} entre cada uno de sus tres condensadores individuales (Q2,Q3 y Q4Q_2, Q_3\text{ y }Q_4).

Enunciado: Problema 3 · Física UPC 2022

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a. Calcular la tensión común final V del acoplamiento

Solución: 33 V

a. Carga redistribuida en C1 (Q'1)

Solución: 18 μC18\text{ }\mu\text{C} / 1,8⋅10−51{,}8\cdot 10^{-5} C

a. Carga redistribuida en el bloque equivalente C234 (Q'234)

Solución: 6 μC6\text{ }\mu\text{C} / 6⋅10−66\cdot 10^{-6} C

b. Carga resultante individual Q2

Solución: 6 μC6\text{ }\mu\text{C} / 6⋅10−66\cdot 10^{-6} C

b. Carga resultante individual Q3

Solución: 2 μC2\text{ }\mu\text{C} / 2⋅10−62\cdot 10^{-6} C

b. Carga resultante individual Q4

Solución: 4 μC4\text{ }\mu\text{C} / 4⋅10−64\cdot 10^{-6} C

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