Exemplos de preguntas sobre condensadores: circuítos en serie e en paralelo

11 Exemplos de problemas con condensadores: circuítos en serie e en paralelo

1. Tres condensador conectados en serie-paralelo como na imaxe de embaixo. Se C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 4 μF, entón a capacidade de substitución é…
Discusión
Sábese que:
Condensador C₁ = 2 μF
Condensador C₂ = 4 μF
Condensador C₃ = 4 μF
Preguntou: Capacidade de substitución (C)
Resposta:
Condensador C₂ Dan C.₃ conectados en paralelo. A capacidade de substitución é:
C_P = C₂ +C₃ = 4 + 4 = 8 μF
Condensador C₁ Dan C._P conectados en serie. A capacidade de substitución é:
1/C = 1/C₁ + 1/C_P = 1/2 + 1/8 = 4/8 + 1/8 = 5/8
C = 8/5 μF

μF = microFaradio (unidade de capacitancia eléctrica)1 μF = 10^-6 farad

2. Tres condensadores están conectados en serie e en paralelo como se mostra na figura seguinte. Se C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 6 μF, C₄ = 5 μF e C₅ = 10 μF, entón a capacidade de substitución é…
Discusión
Sábese que:
Condensador C₁ = 2 μF
Condensador C₂ = 4 μF
Condensador C₃ = 6 μF
Condensador C₄ = 5 μF
Condensador C₅ = 10 μF
Preguntou: Capacidade de substitución (C)
Resposta:

Condensador C₂ Dan C.₃ conectados en paralelo. A capacidade de substitución é:

C_P = C₂ +C₃
C_P = 4 + 6
C_P = 10 μF

Condensador C₁, C_P, C₄ Dan C.₅ conectados en serie. A capacidade de substitución é:

1/C = 1/C₁ + 1/C_P + 1/C₄ + 1/C₅
1/C = 1/2 + 1/10 + 1/5 + 1/10
1/C = 5/10 + 1/10 + 2/10 + 1/10
1/C = 9/10
C = 10/9 μF

3 C₁ = 3 μF, C₂ = 4 μF e C₃ = 3 μF. Os tres condensadores están conectados en serie e en paralelo. Determina a enerxía eléctrica no circuíto!
Discusión
Sábese que:
Condensador C₁ = 3 μF
Condensador C₂ = 4 μF
Condensador C₃ = 3 μF
Preguntou: Capacidade de substitución (C)
Resposta:

Condensador C₂ Dan C.₃ conectados en paralelo. A capacidade de substitución é:

C_P = C₂ +C₃
C_P = 4 + 3
C_P = 7 μF

Condensador C₁ Dan C._P conectados en serie. A capacidade de substitución é:

1/C = 1/C₁ + 1/C_P
1/C = 1/3 + 1/7
1/C = 7/21 + 3/21
1/C = 10/21
C = 21/10
C = 2,1 μF
C = 2,1 x 10^-6 F

Enerxía eléctrica no circuíto:

E = ½ CV²
E = ½ (2,1 x 10^-6)(12²)
E = ½ (2,1 x 10^-6)(144)
E = (2,1 x 10^-6)(72)
E = 151,2 x 10^-6 Joule
E = 1,5 x 10^-4 Joule

4. Observa o diagrama do circuíto do condensador ao carón! A carga total no circuíto do condensador é… (1 μF = 10^-6 F)

A. 1,50 μC

B. 2,75 μC

C. 3,50 μC

D. 4,50 μC

E. 4,75 μC

Discusión

Sábese que:

Condensador 1 (C₁) = 3 μF

Condensador 2 (C₂) = 3 μF

Condensador 3 (C₃) = 3 μF

Condensador 4 (C₄) = 2 μF

Condensador 5 (C₅) = 3 μF

Voltaxe (V) = 3 voltios

Preguntou: Carga total no circuíto do condensador (Q)

Resposta:

Condensador de substitución

Condensador C₁, C₂ dunha C₃ conectado en serie. Condensador de substitución:

1/C₁₂₃ = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃ = 1/3 + 1/3 + 1/3 = 3/3

C₁₂₃ = 3/3 = 1 μF

Condensador C₁₂₃ Dan C.₄ conectado en paralelo. Condensador de substitución:

C₁₂₃₄ = C₁₂₃ +C₄ 1 + 2 = 3 μF

Condensador C₁₂₃₄ Dan C.₅ conectado en serie. Condensador de substitución:

1/C = 1/C₁₂₃₄ + 1/C₅ = 1/3 + 1/3 = 2/3

C = 3/2 μF

C = 3/2 x 10^-6 F

Carga eléctrica total

Carga eléctrica no condensador de substitución = mcarga total nun circuíto de condensador :

Q = VC = (3 voltios)(3/2 x 10^-6 faradio) = 9/2 x 10^-6 Coulomb

Q = 9/2 microCoulomb = 9/2 μC

Q = 4,5 μC

A resposta correcta é D.

5. Observa o diagrama do circuíto do condensador ao carón! Se o valor de cada condensador C₁ = C₂ = 2 μF, C₃ = C₄ = 1 μF e C₅ = 4 μF, entón o valor de carga total no circuíto é… (1 μF = 10^-6 F)

A. 1/7 μC

B. 2/7 μC

C. 4/7 μC

D. 6/7 μC

E. 1 μC

Discusión

Sábese que:

Condensador 1 (C₁) = 2 μF

Condensador 2 (C₂) = 2 μF

Condensador 3 (C₃) = 1 μF

Condensador 4 (C₄) = 1 μF

Condensador 5 (C₅) = 4 μF

Voltaxe (V) = 1,5 voltios

Preguntou: Carga total no circuíto (Q)

Resposta:

Condensador de substitución

Condensador C₃ Dan C.₄ conectado en paralelo. Condensador de substitución:

C₃₄ = C₃ +C₄ 1 + 1 = 2 μF

Condensador C₅, C₁, C₂ Dan C.₃₄ conectado en serie. Condensador de substitución:

1/C = 1/C₅ + 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃₄

1/C = 1/4 + 1/2 + 1/2 + 1/2

1/C = 1/4 + 2/4 + 2/4 + 2/4

1/C = 7/4

C = 4/7 μF

C = 4/7 x 10^-6 F

Carga eléctrica total

Carga eléctrica no condensador de substitución = mpotencia total no circuíto :

Q = VC = (1,5 voltios)(4/7 x 10^-6 faradio) = 6/7 x 10^-6 Coulomb

Q = 6/7 microcoulomb

Q = 6/7 μC

A resposta correcta é D.

6. Considera o seguinte circuíto de condensador! A carga total no circuíto é…

A. 20 μC

B. 40 μC

C. 60 μC

D. 80 μC

E. 160 μC

Discusión

Sábese que:

Condensador 1 (C₁) = 3 μF

Condensador 2 (C₂) = 3 μF

Condensador 3 (C₃) = 4 μF

Condensador 4 (C₄) = 4 μF

Condensador 5 (C₅) = 8 μF

Voltaxe (V) = 10 voltios

Preguntou: Carga total no circuíto (Q)

Resposta:

Condensador de substitución

Condensador C₁ Dan C.₂ conectado en paralelo. Condensador de substitución:

C₁₂ = C₁ +C₂ 3 + 3 = 6 μF

Condensador C₃ dunha C₄ conectado en serie. Condensador de substitución:

1/C₃₄ = 1/C₃ + 1/C₄ = 1/4 + 1/4 = 2/4

C₃₄ = 4/2 = 2 μF

Kapasitor C₁₂, condensador C₃₄ e condensadores C₅ conectado en paralelo. Condensador de substitución:

C = C₁₂ +C₃₄ +C₅ 6 + 2 + 8 = 16 μF = 16 x 10^-6 farad

Carga eléctrica total

Carga eléctrica no condensador de substitución = mcarga total nun circuíto de condensador :

Q = VC = (10 voltios)(16 x 10^-6 faradio) = 160 x 10^-6 Coulomb

Q = 160 microCulombio = 160 μC

A resposta correcta é E.

7. Observa o diagrama do circuíto do condensador do lado! A cantidade de enerxía eléctrica no circuíto é… (1 µF = 10^-6 F)

A. 65 x 10^-6 Joule
B. 52 x 10^-6 Joule
C. 39 x 10^-6 Joule
D. 26 x 10^-6 Joule
E. 13 x 10^-6 Joule

Discusión
É coñecido :
Condensador 1 (C₁) = 3 µF
Condensador 2 (C₂) = 1 µF
Condensador 3 (C₃) = 2 µF
Condensador 4 (C₄) = 6 µF
Condensador 5 (C₅) = 4 µF
Tensión eléctrica (V) = 5 voltios
Preguntado/a : Enerxía eléctrica no circuíto
Jawab :

Condensador de substitución para circuíto de condensadores en serie-paralelo
Os condensadores 2 e 3 están conectados en paralelo. Condensador de substitución:
C_A = C₂ +C₃ = 1 + 2 = 3 µF
O condensador 1, o condensador A e o condensador 4 están conectados en serie. Condensador de substitución:
1/C_B = 1/C₁ + 1/C_A + 1/C₄ = 1/3 + 1/3 + 1/6 = 2/6 + 2/6 + 1/6 = 5/6
C_B = 6/5 µF
O condensador B e o condensador 5 están conectados en paralelo. Condensador de substitución:
C = C_B +C₅ = 6/5 + 4 = 6/5 + 16/4 = 24/20 + 80/20 = 104/20 = 5,2 µF
C = 5,2 x 10^-6 farad
Enerxía eléctrica no circuíto
E = ½ CV² = ½ (5,2 x 10^-6)(5²) = (2,6 x 10^-6)(25)
E = 65 x 10^-6 Joule
A resposta correcta é A.

8. Observa o seguinte diagrama do circuíto do condensador! A cantidade de enerxía eléctrica neste circuíto combinado do condensador é… (1 µF = 10^-6 F)

A. 0,6 x 10^-3 Joule
B. 1,2 x 10^-3 Joule
C. 1,8 x 10^-3 Joule
D. 2,4 x 10^-3 Joule
E. 3,0 x 10^-3 Joule

Discusión
É coñecido :
Condensador 1 (C₁) = 4 µF
Condensador 2 (C₂) = 6 µF
Condensador 3 (C₃) = 12 µF
Condensador 4 (C₄) = 2 µF
Condensador 5 (C₅) = 2 µF
Tensión eléctrica (V) = 40 voltios
Preguntado/a : Enerxía eléctrica no circuíto
Jawab :
Condensador de substitución para circuíto de condensadores en serie-paralelo
O condensador 1, o condensador 2 e o condensador 3 están conectados en serie. Condensador de substitución:
1/C_A = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃ = 1/4 + 1/6 + 1/12 = 3/12 + 2/12 + 1/12 = 6/12
C_A = 12/6 = 2 µF
Os condensadores 4 e 5 están conectados en serie. Condensador de substitución:
1/C_B = 1/C₄ + 1/C₅ = 1/2 + 1/2 = 2/2
C_B = 2/2 = 1 µF
O condensador A e o condensador B están conectados en paralelo. Condensador de substitución:
C = C_A +C_B = 2 + 1 = 3 µF
C = 3 x 10^-6 farad
Enerxía eléctrica no circuíto
E = ½ CV² = ½ (3 x 10^-6)(40²) = (1,5 x 10^-6)(1600)
E = 2400 x 10^-6 = 2,4 x 10^-3 Joule
A resposta correcta é D.

9. Observa o seguinte diagrama do circuíto de capacidade. A enerxía almacenada no circuíto eléctrico de arriba é…
A. 576 Joules
B. 288 Joules
C. 144 Joule
D. 72 Joule
E. 48 Joule
Discusión
É coñecido :
Condensador 1 (C₁) = 4 F
Condensador 2 (C₂) = 4 F
Condensador 3 (C₃) = 4 F
Condensador 4 (C₄) = 4 F
Condensador 5 (C₅) = 2 F
Tensión eléctrica (V) = 12 voltios
Preguntado/a : Enerxía eléctrica no circuíto
Jawab :
Jawab :
Condensador de substitución para circuíto de condensadores en serie-paralelo
O condensador 1, o condensador 2 e o condensador 3 están conectados en paralelo. Condensador de substitución:
C_A = C₁ +C₂ +C₃ = 4 + 4 + 4 = 12 °F
Os condensadores 4 e 5 están conectados en paralelo. Condensador de substitución:
C_B = C₄ +C₅ = 4 + 2 = 6 F
O condensador A e o condensador B están conectados en serie. Condensador de substitución:
1/C = 1/C_A + 1/C_B = 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12
C = 12/3 = 4 faradios
Enerxía eléctrica no circuíto
E = ½ CV² = ½ (4)(12²) = (2)(144)
E = 288 xullos
A resposta correcta é B.

10. Observa o circuíto de embaixo! A magnitude da carga no condensador C₅ é….

A. 36 culombios
B. 24 culombios
C. 12 culombios
D. 6 culombios
E. 4 culombios

Discusión
Sábese que:
Condensador 1 (C₁) = 6 F
Condensador 2 (C₂) = 6 F
Condensador 3 (C₃) = 3 F
Condensador 4 (C₄) = 12 F
Condensador 5 (C₅) = 6 F
Voltaxe (V) = 12 voltios
Pregunta: A carga do condensador (C₅)
Resposta:

Kapasitor
Condensador C₂ e o condensador C₃ conectado en serie. Condensador de substitución:
1/C_A = 1/C₂ + 1/C₃ = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6
C_A = 6/3 = 2 faradios
Condensador C₄ e o condensador C₅ conectado en serie. Condensador de substitución:
1/C_B = 1/C₄ + 1/C₅ = 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12
C_B = 12/3 = 4 faradios

Condensador C_A e o condensador C_B conectado en paralelo. Condensador de substitución:
C_C = C_A +C_B = 2 + 4 = 6 faradios
Condensador C₁ e o condensador C_C conectados en serie:
1/C = 1/C₁ + 1/C_C = 1/6 °F + 1/6 °F = 2/6
C = 6/2 = 3 faradios

Carga eléctrica
A carga eléctrica no condensador de substitución C:
q = VC = (12 voltios)(3 faradios) = 36 culombios
O condensador 1 e o condensador CC están conectados en serie de xeito que a carga eléctrica do condensador de substitución C sexa igual á carga eléctrica do condensador C.₁ = carga eléctrica no condensador C_C = 36 culombios.
Condensador C_C ten unha capacidade de 6 faradios e unha carga de 36 culombios. A diferenza de potencial a través do condensador C_C é: V = q/C_C = 36 culombios / 6 faradios = 6 voltios
Condensador C_C é un condensador de substitución para o condensador C_A e o condensador C_B que están conectados en paralelo. Polo tanto, a diferenza de potencial no condensador C_C (V_C) = diferenza de potencial no condensador C_A (V_A) = diferenza de potencial no condensador C_B (V_B) = 6 voltios.

Carga eléctrica no condensador C_B :
q_B =V_B C_B = (6 voltios)(4 faradios) = 24 culombios
O condensador CB é un condensador de substitución para o condensador C₄ Dan C.₅ que están conectados en serie. Debido a que están conectados en serie, a carga eléctrica no condensador C_B (q_B) = carga eléctrica no condensador C₄ (q₄) = carga eléctrica no condensador C₅ (q₅) = 24 culombios.
A resposta correcta é B.

11. Cinco condensadores idénticos de 20 µF cada un están dispostos como se mostra na figura, conectados a unha fonte de tensión de 6 voltios. A carga total almacenada nos condensadores é C₅ é….

A. 12 µC
B. 24 µC
C. 60 µC
D. 120 µC
E. 600 µC

Discusión
Sábese que:
Condensador C₁ = C₂ = C₃ = C₄ = C₅ = 20 µF
Diferenza de potencial (V) = 6 voltios
Pregunta: Carga total almacenada no condensador C5
Resposta:
Kapasitor
Condensador C₁ e o condensador C₂ conectado en serie. Condensador de substitución:
1/C_A = 1/C₁ + 1/C₂ = 1/20 + 1/20 = 2/20
C_A = 20/2 = 10 µF
Condensador C₃ e o condensador C₄ conectado en serie. Condensador de substitución:
1/C_B = 1/C₃ + 1/C₄ = 1/20 + 1/20 = 2/20
C_B = 20/2 = 10 µF
Condensador C_A e o condensador C_B conectado en paralelo. Condensador de substitución:
C_C = C_A +C_B = 10 + 10 = 20 µF
Condensador C_C e o condensador C₅ conectados en serie:
1/C = 1/C_C + 1/C₅ = 1/20 + 1/20 = 2/20
C = 20/2 = 10 µF

Carga eléctrica
A carga eléctrica no condensador de substitución C:
q = VC = (6 voltios)(10 x 10^-6 faradio) = 60 x 10^-6 Culombio = 60 µC
Condensador C_C e o condensador 5 está conectado en serie de xeito que a carga eléctrica do condensador de substitución C = a carga eléctrica do condensador C_C = carga eléctrica no condensador C₅ = 60 µC.
A resposta correcta é C.

Orixe da pregunta:

Preguntas de física do exame nacional para o bacharelato/instituto profesional