Biofísica 4 opción múltiple 22 Electricidad

Electricidad 22 Se carga un capacitor plano cuyas láminas están separadas por aire (e_r=1) conectándolo a una fuente de tensión continua. Se desconecta luego el capacitor de la fuente, se lo aísla y se introduce entre sus placas un plástico descargado de espesor igual a la distancia entre placas y constante dieléctrica relativa igual a 20. Si para la primera situación, llamamos C₁ a la capacidad del capacitor y Ep₁ a la energía potencial electrostática almacenada y C₂ y Ep₂ a las mismas magnitudes en la segunda situación, se verifica que:

    a) C₁ = C₂; Ep₂ = Ep₁                         b) C₂ = 20 C₁; Ep₂ = 20 Ep₁

    c) C₁ = C₂; Ep₂ = 20 Ep₁                    d) C₂ = C₁/20; Ep₂ = Ep₁/20

█ e) C₂ = 20 C₁; Ep₂ = Ep₁/20               f) C₂ = 20 C₁; Ep₂ = 400 Ep₁

Capacidad

C = εr εo A / d

donde

C = capacidad del capacitor

εr = constante dieléctica relativa

εo = permitividad del vacío

A = área de las placas del capacitor

d = separación entre las placas

Esta ecuación vale para ambas situaciones

C1 = 1 εo A / d

C2 = 20 εo A / d

El cociente entre ambas capacidades

C2 / C1 = 20 ------------ > C2 = 20 C1

Energía potencial electrostática almacenada

Ep = U = ½ Q² / C

donde

Ep = U = energía potencial electrostática almacenada

Q = carga

C = capacidad

Esta ecuación vale para ambas situaciones

Ep1 = ½ Q² / C1

Ep2 = ½ Q² / C2

El cociente entre ambas energía y con Q = constante (se desconectó la fuente)

Ep2 /Ep1 = C1 / C2 = 1/20  ------------ > Ep2 = Ep1 / 20