Preguntas de test de electrostática en medios materiales (GIE)
De Laplace
1 Asociación de tres condensadores
Dado el sistema de tres condensadores de la figura,
¿cuánto vale la capacidad equivalente entre A y B?
- A 2 nF.
- B 9 nF.
- C 4 nF.
- D 18 nF.
1.1 Solución
La respuesta correcta es la B.
El esquema del sistema es una asociación en paralelo entre el condensador de abajo y la asociación en serie de arriba.
La asociación en serie tiene la capacidad
y el conjunto completo
2 Reparto de carga entre dos esferas
Dos esferas metálicas de 10 cm y 30 cm de radio están muy alejadas. La primera tiene una carga de 10 nC y la segunda está descargada. Se conectan por un hilo metálico. ¿Cómo se reparte la carga entre la grande y la pequeña?
- A 50% - 50%
- B 90% - 10%
- C 75% - 25%
- D 100% - 0%
2.1 Solución
La respuesta correcta es la C.
La carga pasa de la esfera cargada a la descargada hasta el momento en que se igualan los potenciales y se alcanza el equilibrio electrostático.
Si las esferas están muy alejadas, no se influyen mutuamente y el potencial al que se encuentra cada una es de la misma forma que el de una esfera sola. Por tanto, la condición de igualdad de potencial se da cuando
Por tanto, en la esfera grande hay el triple de carga que en la pequeña (la misma proporción que entre los radios). Respecto del total
Es decir, el reparto es 75%-25%.
3 Condensador con dieléctrico
Se tiene un condensador plano formado por dos placas circulares de radio 10 cm separadas una distancia de 1 mm. Entre ellas hay una lámina de dieléctrico de permitividad 
. La lámina llena todo el espacio entre las placas. Se aplica entre las placas una diferencia de potencial de 100 V
3.1 Pregunta 1
¿Cuánto vale la energía almacenada en el sistema?
- A 2.78 μJ.
- B 0.556 nJ.
- C 1.39 μJ.
- D 5.56 μJ.
3.1.1 Solución
La respuesta correcta es la A.
3.2 Pregunta 2
Sin desconectar la fuente se retira la lámina de dieléctrico. En este proceso la energía almacenada…
- A aumenta al cuádruple.
- B aumenta al doble.
- C se reduce a la mitad.
- D se queda igual.
3.2.1 Solución
La respuesta correcta es la C.
4 Condensador relleno de papel
Se construye un condensador plano colocando horizontalmente un disco de radio 10 cm, sobre él una hoja de papel de 0.1 mm de espesor con permitividad 
y sobre ésta se apoya otro disco metálico del mismo radio.
4.1 Pregunta 1
¿Cuánto vale la capacidad del condensador resultante?
- A 0.085 pF.
- B 8.34 nF.
- C 2.78 nF.
- D 26.6 nF.
4.1.1 Solución
La respuesta correcta es la B.
4.2 Pregunta 2
La placa superior se eleva una distancia de 0.1 mm, separándola del papel, ¿cuánto vale la nueva capacidad del condensador?
- A 4.17 nF.
- B 11.12 nF
- C 2.09 nF.
- D 16.7 nF
4.2.1 Solución
La respuesta correcta es la C.
5 Carga frente a esfera
Una esfera conductora se encuentra conectada a tierra. Frente a ella se coloca una carga puntual positiva. ¿Como son el potencial y la carga de la esfera?
- A V = 0 y Q < 0
- B V = 0 y Q = 0
- C V > 0 y Q = 0
- D V > 0 y Q > 0
5.1 Solución
La respuesta correcta es la A.
6 Dieléctrico con dos capas
Se tiene el condensador de la figura, formado por dos placas conductoras paralelas de sección S y distancia entre placas a. Entre ellas la mitad del espacio está ocupado por un dieléctrico ideal de permitividad relativa 1.5 y la otra mitad por uno de permitividad 3.0, siendo la frontera paralela a las placas. La capacidad del condensador en vacío en ausencia de los dieléctricos es C0.
6.1 Pregunta 1
¿Cuánto vale la capacidad de este condensador?
- A C = 4.5C0
- B C = 2.25C0
- C C = 0.5C0
- D C = 2.0C0
6.1.1 Solución
La respuesta correcta es la D.
6.2 Pregunta 2
Suponga que este condensador se conecta a una fuente de tensión V0. Si E1 es el campo en el material de permitividad 1.5 y E2 en el de permitividad 3.0, ¿cómo se relacionan estos dos campos?
- A Puede darse cualquiera de las otras tres posibilidades.
- B E1 > E2
- C E1 < E2
- D E1 = E2
6.2.1 Solución
La respuesta correcta es la B.
7 Dos conductores enfrentados
Se colocan dos conductores uno frente al otro. El primero tiene Q1 > 0 y el segundo Q2 = 0. No hay más cargas ni conductores en el sistema. ¿Qué podemos decir de sus potenciales?
- A V1 > 0, V2 < 0.
- B V1 > 0, V2 > 0.
- C V1 = 0, V2 < 0.
- D V1 > 0, V2 = 0.
7.1 Solución
La respuesta correcta es la B.
8 Dos superficies esféricas
Se tienen dos superficies conductoras esféricas concéntricas, de radios 1 cm y 3 cm, respectivamente. Inicialmente la interior (1) almacena una carga de − 40 nC y la exterior (2) una de +20 nC.
8.1 Pregunta 1
¿Cuál de las siguientes figuras describe adecuadamente el campo eléctrico en el sistema?
| 
|
| A | B |
|---|---|
| 
|
| C | D |
8.1.1 Solución
La respuesta correcta es la B.
8.2 Pregunta 2
Se conectan las dos esferas por un cable. Una vez que se alcanza el equilibrio electrostático, ¿cómo queda el reparto de cargas entre las dos?
- A
, 
- B
, 
- C
, 
- D
, 
- A
8.2.1 Solución
La respuesta correcta es la C.
9 Tres placas circulares
Tres placas conductoras circulares de radio 12 cm se encuentran situadas paralelamente con una distancia de 1 mm entre ellas. El espacio intermedio está vacío. La placa central se encuentra a un potencial de 100 V, mientras que las exteriores están puestas a tierra.
La energía electrostática almacenada en el sistema vale…
- A 4 μJ
- B 8 μJ
- C 2 μJ
- D 1 μJ
9.1 Solución
La respuesta correcta es la A.
10 Comparación de dos condensadores
Se tienen dos condensadores planos de las mismas dimensiones (sección y espesor). El 1 está relleno de un dieléctrico con permitividad relativa 3.0 y el 2 de un dieléctrico con permitividad 1.5. En un momento dado, los dos están cargados con la misma carga Q0. ¿En cuál de ellos es mayor el campo eléctrico interior?
- A En el 2.
- B Vale lo mismo en los dos.
- C En el 1.
- D No hay suficiente información para saberlo.
10.1 Solución
La respuesta correcta es la C.
