Circuito con dos condensadores y una resistencia
De Laplace
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1 Enunciado
Se tiene un sistema mostrado en la figura, en el que los condensadores son de placas circulares, planas y paralelas de radio 18\,cm. El condensador 1 tiene una distancia entre placas de 0.1\,mm y el 2 una distancia de 0.3\,mm. Ambos condensadores están rellenos de aire (equivalente al vacío). La conexión entre los condensadores se efectúa a través de un cable de 120\,m de hilo de cobre de 1\,mm² de sección.
Inicialmente el interruptor está cerrado y los condensadores están conectados a sendas fuentes de tensión ideales, que fijan voltajes $V_1=20\,\mathrm{V}$ y $V_2=10\,\mathrm{V}$.
Para este instante, calcule
- La carga de cada condensador y la corriente que circula por el cable.
- La energía almacenada en los condensadores y la potencia
disipada en la resistencia.
En un cierto momento, se abre el interruptor, desconectando la fuente 2. Se espera el tiempo necesario para que se vuelva a alcanzar el equilibrio.
- Halle las cargas de los condensadores y la corriente por la resistencia una vez que se ha llegado de nuevo al equilibrio.
- Calcule la energía almacenada en los condensadores en el estado final.
- Calcule el trabajo realizado por las fuentes de tensión y la energía disipada en el hilo desde que se abre el interruptor hasta el estado final.
