A área das placas de um capacitor de placas paralelas é
e a distância entre as placas é
. O dielétrico do capacitor é o ar. Para que o campo elétrico entre as placas seja
, a carga da placa positiva deve ser
a)
b)
c)
d)
e)
a)
b)
c)
d)
e)
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos um capacitor de placas paralelas com uma área de
e uma distância entre as placas de
. O dielétrico usado é o ar. A gente quer descobrir qual a carga na placa positiva para que o campo elétrico entre as placas seja
. Para resolver isso, vamos usar conceitos de capacitância e campo elétrico em capacitores.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender a relação entre o campo elétrico
, a carga
, e a capacitância
. A fórmula que conecta essas grandezas é:
Onde:
-
é o campo elétrico, -
é a densidade de carga na placa, -
é a permissividade do vácuo ( ).
A densidade de carga
é relacionada à carga
e à área
pelas equação:
Passo 3
Substituindo
na primeira equação, temos:
Queremos resolver para
, então vamos reorganizar a equação:
Passo 4
Agora, vamos substituir os valores conhecidos na equação:
Então:
Passo 5
Fazendo as contas:
Resposta
A carga da placa positiva deve ser aproximadamente
, que corresponde à opção a).