Las placas de un capacitor plano tiene una superficie de 0,05 m2 y están situadas a una distancia de 2 cm. El espacio entre las placas está ocupado por un dieléctrico de constante 4,3. El capacitor se conecta a una ddp de 150 volt. Calcular: a) la capacidad del capacitor, b) la carga que adquiere, c) la energía almacenada por el capacitor, d) el campo eléctrico entre las placas
Respuestas
a) La capacidad del capacitor es de 9,51.10⁻¹¹ F o 95,1 pF.
b) La carga que adquiere el capacitor es de 1,43.10⁻⁸ C o 14,3 nC.
c) La energía almacenada por el capacitor vale 1,07.10⁻⁶ J o 1,07 μJ.
d) El campo eléctrico entre las placas vale 7500 V/m.
Para iniciar la solución de la tarea se asume que se tiene un capacitor de placas parelelas.
La capacidad o capacitancia de un capacitor de placas paralelas con dieléctrico se calcula mediante la ecuación:
Donde:
C = Capacitancia = ?
ke = constante dieléctrica = 4,3
εo = permitividad del vacío = 8,85.10⁻¹² F/m
A = área de las placas = 0,05 m²
d = separación entre placas = 2 cm = 0,02 m
Sustituyendo datos y resolviendo:
La carga eléctrica que aparece en las placas del capacitor se calcula mediante:
Donde:
q = carga en el capacitor = ?
V = diferencia de potencial eléctrico en terminales = 150 Voltios
Sustituyendo datos y resolviendo:
La energía eléctrica almacenada en el capacitor se calcula mediante:
El campo eléctrico entre placas del capacitor se calcula mediante: