Um capacitor é carregado com carga em módulo. A seguir, ele é desconectado da fonte de carga, de modo que as cargas sobre as placas não possam variar, e imerso em um tanque cheio de óleo. O campo elétrico entre as placas diminui, aumenta ou mantém o mesmo valor? Explique.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre um capacitor que é carregado com uma carga e depois desconectado da fonte de energia. Depois, esse capacitor é colocado dentro de um tanque de óleo. Nosso objetivo aqui é descobrir se o campo elétrico entre as placas do capacitor vai diminuir, aumentar ou ficar do mesmo jeito após isso acontecer. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é um capacitor, como o campo elétrico funciona dentro dele e o que acontece quando colocamos um material como o óleo entre as placas.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é um capacitor. Um capacitor é um dispositivo que armazena carga elétrica. Ele tem duas placas condutoras separadas por um material isolante, que pode ser ar, vácuo ou outro material chamado dielétrico.

Passo 3

Quando o capacitor está carregado com uma carga em cada placa e está separado por uma distância , o campo elétrico entre as placas é dado pela fórmula:
onde é a permissividade do vácuo e é a área das placas.

Passo 4

Agora, quando a gente desconecta o capacitor da fonte de carga, a quantidade de carga nas placas não muda porque não tem mais caminho para a carga escapar ou aumentar. Então, a carga permanece constante.

Passo 5

Quando a gente coloca um material como o óleo entre as placas, esse óleo atua como um dielétrico. O dielétrico tem uma propriedade chamada constante dielétrica , que indica o quanto ele pode reduzir o campo elétrico dentro do capacitor.

Passo 6

A presença do dielétrico altera a relação do campo elétrico. A nova fórmula do campo elétrico com o dielétrico passa a ser:
Isso significa que o campo elétrico com o óleo é igual ao campo elétrico original dividido pela constante dielétrica . Como é maior que 1 para materiais como o óleo, isso faz com que seja menor que .

Resposta

O campo elétrico entre as placas diminui após o capacitor ser imerso no óleo.

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onde é uma constante que corresponde ao potencial elétrico sobre todos os pontos da esfera.
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