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Medio
Electrocinética
UNI · 2025

Ejercicio de Física — UNI

En el esquema mostrado, determine el valor de ε\varepsilon de la fuente (en V) para que la intensidad del campo eléctrico en el condensador plano sea E=2,0×103 V/mE = 2{,}0\times10^3\ V/m. Considere que los valores de las resistencias son r=R1=R2r=R_1=R_2 y la distancia entre las placas del condensador es d=5,0d=5{,}0 mm.

Ver solución paso a paso

Pista: en corriente continua y en estado estacionario, no circula corriente por la rama del condensador, así que la caída de tensión en él es igual a la caída de tensión en la resistencia con la que está en paralelo.

1. (Calculamos la diferencia de potencial en el condensador a partir del campo eléctrico y la distancia entre placas.)

ΔV=E⋅d=(2×103)(5×10−3)=10 V\Delta V = E\cdot d = (2\times10^3)(5\times10^{-3})=10\text{ V}

2. (Como el condensador está en paralelo con R2R_2, esta diferencia de potencial es también la caída de tensión en R2R_2, es decir, ΔV=i⋅r\Delta V=i\cdot r, ya que r=R2r=R_2.)

i⋅r=10 Vi\cdot r = 10\text{ V}

3. (Aplicamos la segunda ley de Kirchhoff en la malla, recorriendo la fuente, su resistencia interna rr y las resistencias R1R_1 y R2R_2.)

ε−i(r+R1+R2)=0\varepsilon - i(r+R_1+R_2)=0

4. (Como r=R1=R2r=R_1=R_2, la suma es 3r3r, así que:)

ε=i(3r)=3(i⋅r)=3(10)=30 V\varepsilon = i(3r) = 3(i\cdot r) = 3(10)=30\text{ V}

(Por lo tanto, la fem de la fuente debe ser 30 V.)