O texto a seguir refere-se às Questões 1 e 2.
Um capacitor elementar de placas paralelas, formadas por retângulos cujas dimensões são 1,4 centímetros de comprimento e 2 centímetros de largura, estão separadas por um dielétrico de espessura igual a 4 milímetros, permissividade elétrica relativa igual a 15 e rigidez dielétrica de
Volts por metro. Sabendo-se que a permissividade elétrica do vácuo é
Farads por metro, determine:
- A carga máxima, em nano-Coulombs ( nC ), que o capacitor pode armazenar;
- A energia armazenada no capacitor, em nano-Joules (nJ), quando a tensão for igual a 100 Volts.
Questão 1
Qual é a carga máxima, em nano-Coulombs
, que o capacitor pode armazenar?
a)
b)
c)
d)
e)
Um capacitor elementar de placas paralelas, formadas por retângulos cujas dimensões são 1,4 centímetros de comprimento e 2 centímetros de largura, estão separadas por um dielétrico de espessura igual a 4 milímetros, permissividade elétrica relativa igual a 15 e rigidez dielétrica de
Questão 1
a)
b)
c)
d)
e)
Passo 1
O enunciado dá um capacitor de placas paralelas com área retangular de
,cm por
,cm e separação
,mm preenchida por um dielétrico de permissividade relativa
. A rigidez dielétrica é
,V/m e
,F/m.
Conteúdo: capacitância de capacitor de placas paralelas e máxima tensão antes de ruptura dielétrica.
O que vamos usar:
Converter dimensões para o SI e calcular a área
.
Calcular
e depois a capacitância
Conteúdo: capacitância de capacitor de placas paralelas e máxima tensão antes de ruptura dielétrica.
O que vamos usar:
Passo 2
Converter dimensões e calcular a área:
portanto
Passo 3
Calcular a permissividade do dielétrico e a capacitância:
Passo 4
Determinar a máxima tensão antes da ruptura dielétrica:
Passo 5
Calcular a carga máxima
:
Resposta
c)