Energía en un condensador con y sin dieléctrico
De Laplace
Contenido |
1 Enunciado
El espacio entre dos placas metálicas circulares de 26 cm de diámetro, situadas paralelamente a una distancia 3 mm está vacío.
Entre las placas se establece una diferencia de potencial de 20 V
- ¿Cuánto vale la energía almacenada en el sistema?
- Suponga que, una vez cargado el condensador se desconecta la fuente y se introduce entre las placas una lámina de metacrilato (
) de 2 mm de espesor. ¿Cuánto cambia la energía almacenada en el sistema? ¿Cómo se explica la diferencia?
- Suponiendo que el proceso anterior se hubiera efectuado sin desconectar la fuente, ¿cuál sería en ese caso la variación en la energía? ¿Cuánto trabajo realizaría la fuente de tensión?
2 Energía inicial
Inicialmente tenemos un condensador plano en vacío cuya capacidad es
que, cuando se encuentra a una diferencia de potencial V0 almacena una energía
Para este sistema concreto los valores de la capacidad y la energía son
a=0.003\,\mathrm{m} 
La carga almacenada en cada una de sus placas es
3 Energía final a carga constante
En el estado final, el sistema es uno formado por dos capas de dieléctrico, cuya capacidad equivale a la de dos condensadores puestos en serie.
Nótese que no tenemos que especificar si la lámina de dieléctrico se encuentra adosada a una de las placas, a la otra, o no toca ninguna de las dos. Con que esté situada paralelamente a los electrodos es suficiente para obtener el resultado anterior.
En este caso concreto
