Responda as questões abaixo:
Para armazenar a quantidade máxima de energia em um capacitor com placas paralelas com uma bateria (fonte de voltagem), a distância entre as placas deve ser grande ou pequena? Explique!
Para armazenar a quantidade máxima de energia em um capacitor com placas paralelas com uma bateria (fonte de voltagem), a distância entre as placas deve ser grande ou pequena? Explique!
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Estamos falando sobre capacitores de placas paralelas conectados a uma bateria. O objetivo é descobrir se, para armazenar a maior quantidade de energia possível nesse capacitor, a distância entre as placas deve ser grande ou pequena. Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre como os capacitores funcionam e quais são as fórmulas que nos ajudam a calcular a energia armazenada.
Passo 2
Vamos começar lembrando que um capacitor é um dispositivo que armazena energia na forma de campo elétrico entre duas placas condutoras separadas por uma distância. A quantidade de energia que um capacitor pode armazenar depende de algumas características, como a capacidade de capacitância e a voltagem da bateria.
Passo 3
A energia (
) armazenada em um capacitor pode ser calculada usando a fórmula:
Onde:
-
é a energia armazenada. -
é a capacitância do capacitor. -
é a voltagem da fonte (bateria).
Passo 4
Agora, precisamos entender o que é a capacitância (
). Para um capacitor de placas paralelas, a capacitância é dada por:
Onde:
-
é a permissividade do vácuo (uma constante). -
é a área das placas. -
é a distância entre as placas.
Passo 5
Observando a fórmula da capacitância, vemos que
é inversamente proporcional à distância
. Isso significa que, se diminuirmos a distância entre as placas (
), a capacitância (
) aumenta.
Passo 6
Voltando à fórmula da energia armazenada (
), percebemos que a energia é diretamente proporcional à capacitância (
). Portanto, aumentando
, aumentamos
.
Passo 7
Juntando tudo isso, para maximizar a energia armazenada (
), precisamos maximizar a capacitância (
). E para maximizar
, devemos minimizar a distância (
) entre as placas do capacitor.
Resposta
Para armazenar a maior quantidade de energia em um capacitor de placas paralelas conectado a uma bateria, a distância entre as placas deve ser pequena. Isso porque uma distância menor aumenta a capacitância, o que, por sua vez, aumenta a energia armazenada.