Um capacitor com placas paralelas possui capacitância , quando existe ar entre as placas. A distância entre as placas é igual a .
(a) Qual é o módulo máximo de carga que pode ser colocado em cada placa, se o campo elétrico na região entre as placas não exceder ?
(b) Um dielétrico com é inserido entre as placas do capacitor, preenchendo completamente o volume entre elas. Qual passa a ser o módulo máximo de carga em cada placa, se o campo elétrico entre elas não exceder ?
Passo 1
(a) Qual é o módulo máximo de carga que pode ser colocado em cada placa, se o campo elétrico na região entre as placas não exceder ?
Bem, como o enunciado nos dá o valor da capacitância e distância entre as placas, podemos calcular a área das placas como:
Passo 2
Também sabemos que
Como
ficamos com:
Como o campo não pode passar de , a carga máxima será:
Passo 3
(b) Um dielétrico com é inserido entre as placas do capacitor, preenchendo completamente o volume entre elas. Qual passa a ser o módulo máximo de carga em cada placa, se o campo elétrico entre elas não exceder ?
Nesse caso, vamos manter o campo elétrico constante e igual a . Isso significa que, como , a DDP entre as placas também será constante!
Logo, como vimos na teoria, a nova carga no capacitor será dada por:
Resposta
(a)
(b)