Um capacitor de placas paralelas com área de
é carregado por uma diferença de potencial
e, em seguida, desconectado da fonte de tensão. Quando as placas são movidas, afastando-se de
, a tensão entre as placas aumenta de 100 V . (a) Qual é o valor da carga
na placa positiva do capacitor? (b) Qual é o valor da energia armazenada no capacitor devido ao movimento das placas?
Passo 1
O enunciado trata de um capacitor de placas paralelas, área
, inicialmente carregado a uma tensão
e depois desconectado. Ao afastar as placas de
, a tensão sobe
. Queremos (a) a carga
armazenada e (b) a energia adicional ganha pelo capacitor.
Passo 2
Como o capacitor está isolado, a carga
permanece constante. Sabemos que
logo
Chamando de
a separação inicial e de
a tensão inicial, temos
logo
Passo 3
Dessa relação segue
e como
substituímos
para obter
Passo 4
Agora inserimos os valores numéricos
Logo
Passo 5
A variação de energia do capacitor isolado é
Substituindo
e os valores numéricos:
Resposta
(a)
(b)
(b)