Due condensatori di capacità C1 = 10 nF e C2 = 130 nF vengono caricati alle differenze di potenziale V1 =120 V e V2 = 50 V.
In seguito, isolando i due condensatori, il condensatore 1 viene riempito di un dielettrico con εr = 3,5 e il condensatore 2 viene schiacciato fino a dimezzare la distanza tra le sue armature.
Infine i due condensatori vengono collegati in parallelo ma sono collegate le armature di opposta polarità.
Determina la d.d.p. ai capi del parallelo e la differenza di energia elettrostatica totale tra dopo e prima il collegamento.



Sui due condensatori viene immagazzinata una carica: Q 1 = C 1 V 1 = 10 120 nC = 1200 nC Q 2 = C 2 V 2 = 130 50 nC = 6500 nC Q_1 = C_1 V_1 = 10 cdot 120 `nC = 1200`nC ~~Q_2 = C_2 V_2 = 130 cdot 50 `nC = 6500 `nC
Quando vengono isolati questa carica rimane.
Con le modifiche strutturali fatte le capacità dei due condensatori diventano:
C 1 f = ϵ r C 1 = 3.5 10 nF = 35 nF C 2 f = 2 C 2 = 260 nF C_1f=%epsilon_r cdot C_1 = 3.5 cdot 10`nF = 35`nF~~C_2f = 2 cdot C_2 = 260`nF
L'energia elettrostatica totale è : U = U 1 + U 2 = 1 2 Q 1 2 C 1 f + 1 2 Q 2 2 C 2 f = 1 2 1200 2 35 + 1 2 6500 2 260 nJ 101821 nJ = 101.8 µJ U= U_1 + U_2 = {1 over 2} Q_1^2 over C_1f + {1 over 2} Q_2^2 over C_2f = {1 over 2} 1200^2 over 35 + {1 over 2} 6500^2 over 260 `nJ approx 101821`nJ = 101.8`µJ
Collegati in parallelo i condensatori assumono la stessa differenza di potenziale ma vengono collegate le armature di uguale polarità, il parallelo ha una carica totale data dalla differenza delle due cariche ovvero 5300 nC.
La differenza di potenziale ai capi del parallelo allora è: Δ V = Q tot C eq = Q tot C 1 f + C 2 f = 5300 35 + 260 18 V %DELTA V = Q_tot over C_eq = Q_tot over {C_1f+C_2f}= 7700 over {35+260} approx 26.1`V
Dopo il collegamneto l'energia elettrostatica del sistema è: U f = 1 2 Q tot 2 C eq = 1 2 5300 2 295 nJ = 47610 nJ = 47.6 µJ U_f = {1 over 2} Q_tot^2 over C_eq = {1 over 2} 7700^2 over 295`nJ = 100491`nJ = 100.5`µJ
La differenza di energia elettrostatica totale tra dopo e prima il collegamento è: Δ U = U f U i = 47.6 101.8 µJ = 47.5 µJ %DELTA U = U_f - U_i = 100.5 - 101.8 `µJ = -1.3`µJ