16* Um capacitor no ar é constituído por duas placas paralelas largas, separadas por uma distância igual a
. O módulo da carga de cada placa é igual a
quando a diferença de potencial é de 200 V .
(a) Qual é o valor da capacitância?
(b) Qual é a área de cada placa?
(c) Qual é a voltagem máxima que pode ser aplicada sem que ocorra ruptura dielétrica?
(Dica: A ruptura dielétrica do ar ocorre quando a intensidade do campo elétrico é igual a
)
(d) Quando a carga é igual a
, qual é a energia total acumulada?
(a) Qual é o valor da capacitância?
(b) Qual é a área de cada placa?
(c) Qual é a voltagem máxima que pode ser aplicada sem que ocorra ruptura dielétrica?
(Dica: A ruptura dielétrica do ar ocorre quando a intensidade do campo elétrico é igual a
(d) Quando a carga é igual a
Passo 1
O enunciado descreve um capacitor de placas paralelas imerso no ar, com separação
,mm e carga em cada placa
,mC quando a tensão entre elas é
,V. Vamos usar as fórmulas básicas de capacitor plano:
– Capacitância .
– Para placas paralelas .
– Tensão de ruptura .
– Energia armazenada .
– Capacitância
– Para placas paralelas
– Tensão de ruptura
– Energia armazenada
Passo 2
Primeiro convertemos a carga para coulomb:
Em seguida calculamos a capacitância por
Passo 3
Para achar a área de cada placa, isolamos
em
Sabendo que
,mm
,m e
,F/m, temos
Passo 4
A tensão máxima antes da ruptura dielétrica do ar é
Passo 5
A energia total armazenada quando
,C e
,V pode ser calculada por
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)
(b)
(c)
(d)