Exercícios de Circuito RC - Lista de Exercícios Resolvida

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Questão 60

Duas placas paralelas condutoras de área A , separadas de uma distância d pelo meio dielétrico de permissividade elétrica ϵ , constituem um capacitor cuja capacitância aproximada é dada por:

C = ϵ . A d

Baseado nisso, considere a configuração da Figura 1 , constituída de uma bateria e três placas paralelas condutoras de determinada espessura não desprezível e equivalente a uma combinação de dois capacitores. As placas estão inicialmente descarregadas, têm áreas iguais a 100   c m 2 cada uma e estão separadas de 1   m m por meios dielétricos iguais de constante dielétrica k = 8 . (Nos cálculos, utilize: ϵ 0 = 9 × 10 - 12 F / m )

Considere as seguintes fases sucessivas:

Fase 1 :

As placas D e E são conectadas a uma bateria de fem igual a 10   V , conforme a Figura 1 . Nesta situação, determine:

a ) As cargas elétricas, com sinais, das placas D , I e E .

b ) A energia total armazenada nas regiões entre as placas.

Fase 2 :

A bateria é removida e, a seguir, os meios dielétricos entre as placas são substituídos pelo vácuo, conforme mostra a Figura 2 . Nesta situação determine:

c ) As d.d.p entre as placas: V D - V E , V D - V I e V I - V E .

d ) O trabalho externo W necessário para remover os dielétricos.

Fase 3 :

As placas D e E são conectadas entre si durante longo tempo por um fio com resistência de 1,0   M Ω , conforme mostra a Figura 3 . Nesta fase, determine:

e ) A intensidade e o sentido da corrente elétrica no fio em função do tempo.

f ) A energia dissipada no fio

g ) A carga elétrica das placas ao final desta fase.

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