Duas placas condutoras grandes, paralelas entre si, e separadas por uma distância de 10 cm, têm cargas iguais e de sinais opostos nas faces que se confrontam. Um elétron colocado a meia distância entre as duas placas experimenta uma força de . Qual é a diferença de potencial entre as placas?
Resposta: Volts

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que o problema está pedindo. Temos duas placas condutoras grandes, paralelas e separadas por 10 cm. Elas têm cargas iguais de sinais opostos nas faces que se enfrentam. Um elétron colocado no meio entre essas placas sente uma força de . Queremos descobrir qual é a diferença de potencial (ou voltagem) entre as placas. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de campo elétrico, força elétrica e diferença de potencial.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a força elétrica que uma carga sente em um campo elétrico é dada pela fórmula:
Aqui, e é a carga do elétron, que é aproximadamente . A gente vai usar essa fórmula para encontrar o campo elétrico .

Passo 3

Vamos isolar na fórmula:
Substituindo os valores:
Simplificando:
Então, o campo elétrico entre as placas é .

Passo 4

Agora, para encontrar a diferença de potencial entre as placas, usamos a relação entre campo elétrico e diferença de potencial:
Onde é a distância entre as placas. Sabemos que .

Passo 5

Substituindo os valores na fórmula:
Portanto, a diferença de potencial entre as placas é de 1000 Volts.

Resposta

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Um capacitor plano tem placas de área e separação , estando submetido a uma diferença de potencial , devida à bateria que o carregou. Desliga-se, então, a bateria e aumenta-se a separação para . Obtenha expressões em função de e para:
a) O novo valor da diferença de potencial;
b) A energia, antes depois do aumento da separação.
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Resposta:
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