Capacità condensatori

Messaggioda floppyes » 22/12/2014, 18:43

Ciao a tutti!

Ho un problema con il seguente esercizio sui condensatori.

Testo:
SI considerino due condensatori piani a facce parallele con armature di area \( \displaystyle S=8.23dm^2 \) e aria nell'intercapedine di spessore \( \displaystyle d=2.18mm \) . I condensatori sono connessi in parallelo a un generatore in modo che ciascuno di essi abbia una carica \( \displaystyle Q=5.41nC \) . Dopo aver scollegato il generatore, l'intercapedine tra le armature di uno dei due condensatori viene riempita con un dielettrico di costante: \( \displaystyle k_e=4.7 \) . Calcolare:
a) La capacità del condensatore con dielettrico
b) la carica su ciascun condensatore dopo che il dielettrico è stato inserito.

Soluzione.
Il primo punto sono riuscito a risolverlo, ho calcolato la capacità del condensatore:
\( \displaystyle C_0= \frac{ \varepsilon_o A}{d}=33.7nF \)

E poi ho calcolato quella del dielettrico:
\( \displaystyle C_1=C_0k=1.59nF \)

Il problema riguarda il secondo punto. Sapendo che:
\( \displaystyle q=C \Delta V \)

Volevo ricavarmi il valore della tensione \( \displaystyle V \) e quindi calcolare la carica di ogni singolo condensatore. Per calcolare la \( \displaystyle V \) sfrutto il fatto che i condensatori sono in parallelo, quindi:
\( \displaystyle \Delta V = \frac{q_{tot}}{ C_{eq}} \)

Sapendo che \( \displaystyle q_{tot}=2*5.41nC \) e \( \displaystyle C_{eq}=C_0+C_1 \) ricavo il valore di V, e poi moltiplico per \( \displaystyle C_0 \) e \( \displaystyle C_1 \)

Il problema è che mi escono valori di carica diversi.

Qualche suggerimento? :-D

Grazie
Buona serata
Ciaoo!
floppyes
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Re: Capacità condensatori

Messaggioda RenzoDF » 22/12/2014, 22:23

floppyes ha scritto:Il problema è che mi escono valori di carica diversi.

E come sarebbero dovute uscire?
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Re: Capacità condensatori

Messaggioda floppyes » 23/12/2014, 09:56

Ciao!

Il risultato del libro è:
\( \displaystyle q_1=1.9 \)
\( \displaystyle q_2=8.92 \)

Invece a me escono valori diversi:

\( \displaystyle q_{tot}=10.82nC \)
\( \displaystyle C_{eq}=33.7+1.59=35.29nF \)

Quindi:
\( \displaystyle V=\frac{10.82}{35.29}=0.3V \)

Allora:
\( \displaystyle q_1=C_0*V=33.7*0.3=10nC \)
\( \displaystyle q_2=C_1*V=1.59*0.3=0.47nC \)

Grazie
Ciao
floppyes
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Re: Capacità condensatori

Messaggioda RenzoDF » 23/12/2014, 10:45

Ricontrolla i tuoi calcoli a partire dalle capacità. :wink:
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Re: Capacità condensatori

Messaggioda floppyes » 23/12/2014, 10:59

Ciao!

La capacità è giusta, perché nel punto a mi viene chiesta la capacità del condensatore con dielettrico, ed ottengo proprio:
\( \displaystyle C_2=1.59nF \) , quindi la capacità senza dielettrico sarà: \( \displaystyle C=33.7nF \)

Grazie
Ciao :)
floppyes
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Re: Capacità condensatori

Messaggioda RenzoDF » 23/12/2014, 11:08

floppyes ha scritto: La capacità è giusta, perché nel punto a mi viene chiesta la capacità del condensatore con dielettrico, ed ottengo proprio:
\( \displaystyle C_2=1.59nF \) , quindi la capacità senza dielettrico sarà: \( \displaystyle C=33.7nF \)

Davvero interessante; una capacità senza dielettrico superiore a quella con dielettrico. :roll: ... e di ben 21 volte.

BTW nF cosa sta ad indicare?
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Re: Capacità condensatori

Messaggioda floppyes » 23/12/2014, 11:23

Ciao!

Io la capacità l'ho calcolata in questo modo:
\( \displaystyle C=\frac{ \varepsilon_0 A}{d}= \frac{ \varepsilon_0 0.0832}{0.00218}=3.37*10^{-10}=33.7 nF \)

Quindi essendo:
\( \displaystyle C'=C_0* k_e=33.7*4.7=1.59nF \)

Dove con \( \displaystyle nF \) indico i nano Farad.

Grazie
Ciao
floppyes
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Re: Capacità condensatori

Messaggioda RenzoDF » 23/12/2014, 11:29

floppyes ha scritto: \( \displaystyle 3.37*10^{-10}=33.7 nF \)

Mah :roll: ... siamo sicuri che quell'uguaglianza sia corretta?

floppyes ha scritto:Quindi essendo:
\( \displaystyle C'=C_0* k_e=33.7*4.7=1.59nF \)

Scusa ma non ti sembra strano che moltiplicando per un fattore k maggiore di uno, il risultato del prodotto sia inferiore al valore iniziale.

floppyes ha scritto:... Dove con \( \displaystyle nF \) indico i nano Farad.

Ovvero? ... nano a cosa corrisponde?
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Re: Capacità condensatori

Messaggioda floppyes » 23/12/2014, 11:50

Ciao!

Cavolo hai pienamente ragione!! Ho sbagliato a fare la conversione con le unità di misura, era meglio se tenevo tutto con i numeri originali!

\( \displaystyle 3.37*10^{-10} \) corrisponde a \( \displaystyle 33.7*10^{-11} \) e non alla \( \displaystyle -9 \)

Ora torna tutto quanto!!

Già che ci sono posso chiederti un'altra cosa :-D
In un altro esercizio mi viene chiesto di calcolare il lavoro che viene svolto dalla forza elettrica per estrarre il dielettrico da un condensatore.

Il lavoro lo calcolo come: \( \displaystyle L=qV=CV^2 \)

Per calcolare il lavoro fatto quindi devo calcolarmi \( \displaystyle \Delta L = L_f-L_i = C_fV_f - C_iV_i \)

Prima calcolo il lavoro con capacità e voltaggio iniziale, e poi quello finale senza dielettrico. Può andare come ragionamento?

Grazie ancora
Ciaoo :)
floppyes
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