Em um capacitor de placas paralelas, a área das placas é de e a distância de separação entre elas é de . O capacitor é carregado por um potencial de 100 V. Qual é a energia por unidade de volume no espaço entre as placas?

Passo 1

Então, a gente tem um capacitor de placas paralelas com área de , separadas por , e está sendo carregado com uma tensão de 100 V. A missão aqui é descobrir qual é a energia armazenada por unidade de volume no espaço entre as placas. Vamos usar conceitos de capacitância e energia em capacitores para resolver isso.

Passo 2

Primeiro, precisamos calcular a capacitância do capacitor. A capacitância ( ) de placas paralelas é dada pela fórmula:
onde:
  • é a permissividade do vácuo ( ),
  • é a área das placas,
  • é a distância entre as placas.

Passo 3

Vamos substituir os valores na fórmula:

Passo 4

Agora, vamos calcular a energia ( ) armazenada no capacitor usando a fórmula:
onde é a tensão aplicada.

Passo 5

Substituindo os valores:

Passo 6

Agora, para encontrar a energia por unidade de volume ( ), precisamos calcular o volume entre as placas:

Passo 7

Finalmente, a energia por unidade de volume é:

Resposta

A energia por unidade de volume no espaço entre as placas é de aproximadamente .

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