Considere um condensador plano com armaduras de dimensão 10 cm por 20 cm , e uma separação entre armaduras de 5 mm .
A tensão de ruptura para o dieléctrico ar é 3 KV / mm. Qual é a tensão máxima para este condensador?

Passo 1

Beleza, então o enunciado diz que temos um condensador de placas planas de 10 cm × 20 cm, com as placas separadas por 5 mm, e o dielétrico é ar, que “quebra” a 3 kV/mm. A matéria aqui é eletrostática, mais precisamente força e campo elétrico em dielétricos, e o que precisamos é descobrir até que tensão (voltagem) a gente pode chegar antes de o ar “estourar” (ou seja, atingir a rigidez dielétrica).

Passo 2

Teoria rápida: todo dielétrico tem um campo elétrico máximo que ele aguenta, chamado “rigidez dielétrica” ou “tensão de ruptura” Erm rup = 3 ;kV/mm . No nosso caso do ar,
Esse campo significa que a partir desse valor o isolante deixa de isolar e começa a conduzir.

Passo 3

Agora, a relação entre tensão E = Vd , campo Vmax = Erm rup,times d e distância é bem direta:
Se queremos a tensão máxima antes da ruptura, basta isolar :

Passo 4

Substituindo os valores (convertendo tudo para a mesma unidade):
Vmax = 3;kV/mm ;times; 5;mm = 15;kV

Resposta

A tensão máxima para este condensador é 15 kV.

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