24.- Un condensador está formado por dos discos plano paralelos

Bases Físicas y Químicas del Medio Ambiente 2004/2005 Hoja 4
Área de Química-Física. Universidad Pablo de Olavide
24.- Un condensador está formado por dos discos plano paralelos de r= 20 cm de radio separados a d= 2cm de
distancia (a) ¿Cual será la capacidad de este condensador?(b) Si se carga a V=3600 voltios, calcular el campo
eléctrico entre las placas y la energía del condensador. (c) Si entre las placas en vez de vacio situamos agua
(constante dieléctrica εr=80) y mantenemos constante la diferencia de potencial, ¿aumentan o disminuyen el
campo eléctrico y la energía?¿Y la carga y la capacidad?
25.- Se modelizan las condiciones de una tormenta como una sucesión de condensadores planos, de forma que
la superficie de la tierra, la cara inferior y la cara superior de las nubes se consideran superficies planas,
infinitas, con una densidad de carga de 177x10-9, -250x10-9 y 73x10-9 Cm-2 respectivamente. El extremo
inferior y superior de las nubes se encuentran a 2000 y 12000 m por encima de la tierra. Se distinguen tres
regiones: entre tierra y la cara inferior de las nubes, entre la cara inferior de las nubes y la cara superior, y la
región por encima de las nubes. a) Calcular el vector campo eléctrico y representarlo en las distintas regiones.
¿Supera el campo al de ruptura eléctrica del aire en alguna región (Erup=3x106 N/C)? b) Cual es la energía
almacenada por km2 de superficie terrestre en cada una de las regiones? Dato: ε = 8.85x10-12 Nm-2C2
0
Solución: E1=-20 kV/m, E2=8.2 kV/m, E3=0 V/m;U1=3.54 MJ/km2, U2=2.99 MJ/km2
26.- Se desea construir un condensador plano con dos chapas metálicas de área A=0.01m2, que tenga una
capacidad C=1nF. Calcular la distancia entre las placas. Si la ruptura eléctrica del aire se produce para un
campo de Erup=3·106 N/C, ¿cual será la máxima carga que se podrá almacenar en este condensador sin que
se produzca ruptura del dieléctrico?. ¿Cuál será la energía almacenada en este caso? Repetir los cálculos si en
vez de aire se introduce un vidrio ε=50ε0, Erup=15 MV/m)
27.*- ¿Cual es la capacidad de un condesador plano cuyas placas tienen 1cm2 de sección y están separadas
1mm de distancia cuando sólo hay aire entre las placas?¿Cuanto valdrá la capacidad de dos condensadores
iguales al anterior montados en serie si entre la placas de uno de ellos se ha puesto propilamina (e=5,31) y
entre el otro butilamina (e=4,88)? Justificar, haciendo uso de la ley de Coulomb, qué sustancia será mejor
disolvente para las sales, la propilamina o la butilamina. Dato,permitividad del aire=8.85·10-12 F/m