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?
(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.