Qual a capacitância necessária para armazenar uma energia de 10 kJ, com uma diferença de potencial de 1000 V?
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão de capacitância! O problema pede para descobrir qual a capacitância necessária para armazenar uma energia de 10 kJ com uma diferença de potencial de 1000 V. Vamos usar conceitos de eletricidade, mais especificamente sobre capacitores e como eles armazenam energia.
Passo 2
Primeiro, precisamos lembrar da fórmula que relaciona a energia armazenada em um capacitor. A energia
é dada por:
Onde:
-
é a energia armazenada, -
é a capacitância, -
é a diferença de potencial.
Passo 3
Nosso objetivo é encontrar a capacitância
. Vamos reorganizar a fórmula para isolar
:
Passo 4
Agora, vamos substituir os valores fornecidos na fórmula. Primeiro, convertemos a energia para joules, já que 1 kJ = 1000 J:
A diferença de potencial já está em volts:
Passo 5
Substituindo os valores na fórmula:
Resposta
A capacitância necessária é de 0,02 F (ou 20 mF).
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e
, com
, são ligadas a uma bateria primeiro separadamente, depois em série e depois em paralelo. Coloque os arranjos na ordem da carga armazenada, começando pela maior.
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. Determine (a) a capacitância, (b) o valor absoluto da carga em uma das placas, © a energia armazenada, (d) o campo elétrico na região entre as placas e (e) a densidade de energia na região entre as placas.