Três capacitores de placas paralelas são conectados separadamente a baterias idênticas. O capacitor 1 tem uma área de placa
e uma separação
. O capacitor 2 possui uma área de placa
e uma separação entre as placas
. O capacitor 3 possui uma área de placa
e uma separação
. Classifique os três capacitores, em ordem decrescente, com base em sua:
a) Capacitância
b) Carga armazenada
c) Magnitude do campo elétrico
d) Energia armazenada
e) Densidade de energia
a) Capacitância
b) Carga armazenada
c) Magnitude do campo elétrico
d) Energia armazenada
e) Densidade de energia
Passo 1
O enunciado apresenta três capacitores de placas paralelas, todos ligados a baterias idênticas de tensão
. Suas características são:
– Capacitor 1: área , separação
.
– Capacitor 2: área , separação
.
– Capacitor 3: área , separação
.
Para comparar entre eles usamos as fórmulas fundamentais:
• Capacitância de placas paralelas .
• Carga armazenada .
• Campo elétrico entre placas .
• Energia armazenada .
• Densidade de energia .
– Capacitor 1: área
– Capacitor 2: área
– Capacitor 3: área
Para comparar entre eles usamos as fórmulas fundamentais:
• Capacitância de placas paralelas
• Carga armazenada
• Campo elétrico entre placas
• Energia armazenada
• Densidade de energia
Passo 2
Calcular as capacitâncias relativas:
Logo, em ordem decrescente de capacitância:
Passo 3
Como
e todas as tensões são iguais, a ordem de carga armazenada segue a mesma dos valores de
:
Passo 4
O campo elétrico entre as placas é
, logo:
Em ordem decrescente de magnitude de campo:
Passo 5
A energia armazenada é
. Como
é igual em todos, a ordem de
coincide com a de
:
Passo 6
A densidade de energia é
Como
, então
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(b)
(c)
(d)
(e)