Biofísica 4 opción múltiple 29 Electricidad

Electricidad 29. Se carga a una tensión de 40 V un capacitor de 10 microfaradios, que se conecta después con otro igual que inicialmente estaba descargado. ¿Cuánto vale la disminución de la energía almacenada por los capacitores entre el estado inicial (con uno solo cargado) y el estado final con la carga repartida entre ambos?. Un milijoule (mJ) es la milésima parte de un Joule.

a) 128 mJ          b) 64 mJ          c) 32 mJ              d) 16 mJ            e) 8 mJ          █ f) 4 mJ

Estado inicial

U =  ½ V² C

donde

U  = energía

V = tensión = 40 V

C = capacidad = 10 μF

Reemplazando

Uo = ½ ( 40 V)² 10 μF = 8 mJ  

Q = C V

donde

Q  = carga

Reemplazando

Qo =  10 μF 40 V = 400 μC

Estado final

Se conecta un capacitor (C1 = Co) al anterior ------- > Q1 = Qo (las cargas no se pueden “ir” no hay fuente)

Uf = ½ Qo² / Ceq

donde

Uf  = energía

Q = carga = 400 μC

Ceq = capacidad equivalente = Co + C1 = 2 Co = 2 * 10 μF = 20 μF

Reemplazando

Uf = ½ (400 μC)² / 20 μF = 4 mJ

Variación de la energía 

Uo – Uf = 8 mJ - 4 mJ = 4 mJ  < ---------