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
. Qual é a tensão máxima para este condensador?
A tensão de ruptura para o dieléctrico ar é
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”
. 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
, campo
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):
–
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Resposta
A tensão máxima para este condensador é 15 kV.