Um capacitor de placas paralelas no ar está conectado a uma fonte de alimentação de
. Suponha que cada uma das placas paralelas do capacitor possua área igual a
e que a distância entre as placas seja de
. A seguir, o capacitor é desconectado da fonte de alimentação e uma camada de material plástico é inserida entre as placas do capacitor preenchendo completamente o espaço entre elas. Verificamos que a diferença de potencial diminui para
enquanto a carga no capacitor permanece constante. Calcule:
a) A capacitância original do capacitor (quando há ar entre as placas).
b) A carga
de cada placa.
c) A capacitância após a inserção do dielétrico.
d) A constante dielétrica do
do dielétrico.
e) A permissividade
do dielétrico.
a) A capacitância original do capacitor (quando há ar entre as placas).
b) A carga
c) A capacitância após a inserção do dielétrico.
d) A constante dielétrica do
e) A permissividade
Passo 1
Resumindo o enunciado: temos um capacitor de placas paralelas no ar, área
, separação
, inicialmente ligado a
. Após desconexão, insere-se dielétrico e a ddp cai para
, mantendo carga
constante. Vamos calcular: a) capacitância inicial
, b) carga
, c) nova capacitância
, d) constante dielétrica
, e) permissividade do dielétrico
.
Passo 2
A capacitância de um capacitor de placas paralelas no vácuo (ou ar) é dada por
com
. Substituindo:
Passo 3
A carga armazenada inicialmente é
Passo 4
Desconectado e com dielétrico,
permanece constante e a nova capacitância
satisfaz
Passo 5
A constante dielétrica é
e a permissividade do dielétrico vale
Resposta
a)
b)
c)
d)
e)
b)
c)
d)
e)