Se o capacitor do Problema 5 é desconectado da bateria antes de a distância de separação entre as placas ser duplicada, a energia armazenada no capacitor após a separação das placas (a) quadruplica. (b) duplica. (c) permanece inalterada. (d) cai à metade de seu valor inicial. (e) cai a um quarto de seu valor inicial.
Passo 1
Vamos resolver esse problema juntos, ok?! Primeiro, é importante ter conhecimento do problema 5.
Não se preocupe, essa é fácil, é só seguir alguns passos. Vamos lá...
Seja a diferença de potencial inicial entre as placas, a energia armazenada no capacitor inicialmente, a separação inicial das placas e , e essas quantidades físicas quando a separação das placas foi dobrada.
Veja que, podemos usar para relacionar a energia armazenada no capacitor com a diferença de potencial através dele e para relacionar a diferença de potencial com a separação das placas.
Tranquilo né?
Passo 2
Continuando...
Expresse a energia armazenada no capacitor antes da duplicação da separação das placas:
Expresse a energia armazenada no capacitor após a duplicação da separação das placas:
porque a carga nas placas não muda.
Expresse a razão de para :
Passo 3
Expresse as diferenças de potencial entre as placas do capacitor antes e depois da separação das placas em termos do campo elétrico entre as placas:
e
como depende apenas da carga nas placas e, como observado acima, a carga não muda durante o processo de separação.
Substituindo obtemos:

Para :
Logo, a alternativa (b) está correta.
Resposta
(b) duplica.