UFF – Física 2 – Provas Antigas – VS – 2022.1 – Questão 4
Qual das seguintes afirmativas é FALSA?
a) No processo de carregamento de um capacitor, cria-se um campo elétrico entre suas placas.
b) O trabalho necessário para carregar um capacitor pode ser pensado como sendo o trabalho necessário para criar um campo elétrico entre suas placas.
c) A densidade de energia no espaço entre as placas de um capacitor é diretamente proporcional ao módulo do campo elétrico.
d) A diferença de potencial entre as placas de um capacitor é diretamente proporcional ao módulo do campo elétrico.
e) A capacitância é caracterizada por fatores geométricos do capacitor.
Passo 1
Eaee!!! Belezinha? Olha.. basicamente nessa questão queremos descobrir qual das alternativas é falsa, sendo que todas falam sobre capacitores.
Pois bem, vamos analisar uma alternativa de cada vez para podermos entender bem e absorver melhor ainda o conteúdo, combinado???
Então bora lá!!!
Passo 2
Na letra (a) diz que “No processo de carregamento de um capacitor, cria-se um campo elétrico entre suas placas.”
Bom, sabemos que o campo elétrico é o campo de força provocado pela ação de cargas elétricas ou por um sistema delas.
E, no processo de carregamento de um capacitor (considerando duas placas paralelas), uma placa fica com as cargas negativas e outra com a carga negativa, certo?
Dessa forma, existe uma força de atração entre essas cargas, que acaba gerando um campo elétrico (figura logo abaixo)!! Assim, essa alternativa está certa!!
Passo 3
Na letra (b) diz que “O trabalho necessário para carregar um capacitor pode ser pensado como sendo o trabalho necessário para criar um campo elétrico entre suas placas.”
Pensa comigo... Para carregar um capacitor, devemos deslocar cargas para as placas, certo? Para isso, precisamos de uma força para deslocar cada carga!
Sendo assim, como trabalho pode ser definido pelo produto da força pelo deslocamento, então podemos concluir que essa alternativa também está correta!!!
Passo 4
Na letra (c) diz que “A densidade de energia no espaço entre as placas de um capacitor é diretamente proporcional ao módulo do campo elétrico.”
Bom.. primeiro devemos saber que a densidade de energia é dada por:
Onde �� a energia armazenada no capacitor e o produto é o volume entre as placas ( é a área da placa e é a distância entre elas).
Ainda, temos que a energia armazenada no capacitor é dada por:
Onde é a capacitância e é a diferença de potencial entre as placas.
Ainda, podemos definir da seguinte forma:
Onde é o campo elétrico entre as placas.
Dessa forma, substituindo essas duas últimas equações na primeira, temos:
Assim, percebemos que a densidade de energia é diretamente proporcional ao quadrado do campo elétrico. Assim, podemos concluir que essa alternativa está falsa!!
Passo 5
Na letra (d) diz que “A diferença de potencial entre as placas de um capacitor é diretamente proporcional ao módulo do campo elétrico.”
Como vimos no Passo 4, temos que:
Logo, essa alternativa está correta!!
Passo 6
Na letra (e) temos que “A capacitância é caracterizada por fatores geométricos do capacitor.”
Bom.. podemos definir a capacitância da seguinte forma:
Onde é a permissividade elétrica do meio (a qual trata-se de uma constante) e é a área de cada placa e é a distância entre as placas.
Assim, vemos que as únicas variáveis aqui são e , que são fatores geométricos do capacitor. Dessa forma, essa alternativa também está correta!!
Entendeu direitinho? Responde aee ;)
Resposta
c) A densidade de energia no espaço entre as placas de um capacitor é diretamente proporcional ao módulo do campo elétrico.