Uma carga de deve ser armazenada em cada placa de um capacitor de placas paralelas que possui uma área de uma separação entre placas de .
(b) Qual voltagem seria necessária se fosse utilizado o vácuo?

Passo 1

Então, a gente tem um capacitor de placas paralelas onde cada placa vai guardar uma carga de . As placas têm uma área de e estão separadas por . A questão pede para descobrir qual a voltagem necessária se o capacitor estiver no vácuo. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de capacitância e a relação entre carga, capacitância e voltagem.

Passo 2

Primeiro, vamos converter as unidades para o sistema padrão (Sistema Internacional). A área é , que é igual a (já que ). A separação é , que é igual a .

Passo 3

A capacitância de um capacitor de placas paralelas no vácuo é dada pela fórmula:
Onde:
  • é a permissividade do vácuo ( )
  • é a área das placas
  • é a distância entre as placas

Passo 4

Vamos calcular a capacitância :

Passo 5

Sabendo que e a carga , podemos usar a relação entre carga, capacitância e voltagem:
Onde é a voltagem.

Passo 6

Substituindo os valores:

Resposta

A voltagem necessária seria de aproximadamente 139 V.

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