Biofísica 4 Electricidad (20) OM 29. Electricidad

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 = 1/ 2 V^2 C

 

donde

U = energía

V = tensión = 40 V

C = capacidad = 10 μF

 

Reemplazando

Uo = 1/ 2 (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 àQ1 = Qo (las cargas no se pueden “ir” no hay fuente)

 

Uf = 1/ 2 Qo^2 / Ceq

 

donde

Uf = energía

Q = carga = 400 μC

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

 

Reemplazando

Uf = 1/ 2 (400 μC)^2 / 20 μF = 4 mJ

 

Variación de la energía

Uo – Uf = 8 mJ - 4 mJ = 4 mJ