Um capacitor de placas paralelas tem uma capacitância de 250 pF , uma área de
, um dielétrico de mica (
). Calcule para uma diferença de potencial de 55 V , as intensidades (a) do campo elétrico na mica, (b) da carga livre nas placas e (c) a carga induzida na superfície do dielétrico. Obs: Considere o campo elétrico gerado por placas infinitas
(3,0 pontos)
Passo 1
O enunciado dá um capacitor de placas paralelas com
– capacitância ,
– área ,
– dielétrico de mica com constante dielétrica ,
– tensão aplicada .
– capacitância
– área
– dielétrico de mica com constante dielétrica
– tensão aplicada
Pede-se
(a) o campo elétrico na mica,
(b) a carga livre nas placas,
(c) a carga induzida na superfície do dielétrico.
(a) o campo elétrico
(b) a carga livre
(c) a carga induzida
Para resolver vamos usar
e a densidade de carga ligada na superfície do dielétrico
de onde
.
Passo 2
Calcula-se a separação
entre as placas a partir de
Substituindo
,
e
,
Passo 3
O campo elétrico na mica é
Passo 4
A carga livre nas placas é
Passo 5
A densidade de carga livre na placa é
A densidade de carga ligada no dielétrico é
Logo a carga induzida total é
Resposta
(a)
(b)
(c)
(b)
(c)