Em um experimento de física de partículas, você usa a área entre as placas do capacitor para criar um campo elétrico para exercer uma força sobre os elétrons. Você descobre que a força é muito forte. O que você poderia fazer para ajudar nessa situação?
Escolha uma opção:
O. Diminua a diferença de potencial aplicada e deixe o espaçamento da placa o mesmo.
○. Aumente a área da placa e deixe todo o resto igual.
c. Adicione um segundo capacitor em paralelo e mantenha a diferença de potencial aplicada igual.d. Diminua o espaçamento das placas e deixe a diferença de potencial aplicada constante.e. Não há nada que possa ser feito.

Passo 1

Beleza, vamos entender o que está rolando aqui! Você está trabalhando em um experimento de física de partículas usando um capacitor para criar um campo elétrico que força elétrons. Mas aí, você percebeu que a força está muito forte e quer saber como diminuir essa força. Para resolver isso, vamos usar conceitos de eletricidade, especialmente relacionados a capacitores e campos elétricos.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar como funciona o campo elétrico entre as placas de um capacitor. O campo elétrico $ E $ é dado pela fórmula:
E
Onde:
  • $ V $ é a diferença de potencial (ou voltagem) aplicada entre as placas.
  • $ d $ é a distância entre as placas.
A força $ F $ que atua sobre uma carga $ q $ dentro desse campo elétrico é dada por:
E = Vd
Então, se a força $ F $ está muito grande, podemos ver que isso pode ser ajustado mudando o campo elétrico $ E $.

Passo 3

Agora, vamos analisar como podemos diminuir o campo elétrico $ E $. Pela fórmula $ E = \frac{V}{d} $, temos duas opções:
  1. Diminuir a diferença de potencial $ V $: Se a voltagem diminuir, o campo elétrico também diminuirá.
  2. Aumentar a distância $ d $: Se aumentarmos a separação das placas, o campo elétrico diminuirá.
Mas olha só as opções que você tem:
O. Diminua a diferença de potencial aplicada e deixe o espaçamento da placa o mesmo.
○. Aumente a área da placa e deixe todo o resto igual.
c. Adicione um segundo capacitor em paralelo e mantenha a diferença de potencial aplicada igual.
d. Diminua o espaçamento das placas e deixe a diferença de potencial aplicada constante.
e. Não há nada que possa ser feito.

Passo 4

Vamos avaliar cada opção:
  • Opção O: Diminuir $ V $ e manter $ d $ igual. Isso reduziria $ E $, diminuindo a força $ F $. Funciona!
  • Opção ○: Aumentar a área das placas não afeta diretamente $ E $, já que $ E $ depende de $ V $ e $ d $.
  • Opção c: Adicionar um segundo capacitor em paralelo aumentaria a capacitância, mas não mudaria $ E $ se $ V $ for mantido.
  • Opção d: Diminuir $ d $ aumentaria $ E $, o que aumentaria a força $ F $. Isso é o oposto do que queremos.
  • Opção e: Claro que há opções para ajustar!

Resposta

A melhor opção é O. Diminua a diferença de potencial aplicada e deixe o espaçamento da placa o mesmo. Isso reduzirá o campo elétrico $ E $ e, consequentemente, a força $ F $ sobre os elétrons.

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