Porque inserir um meio dielétrico nas placas de um capacitor faz com que o mesmo aumente a sua capacitância? Explique.
Passo 1
Então, a pergunta é: Por que colocar um material dielétrico entre as placas de um capacitor faz com que a capacitância dele aumente? Vamos abordar isso entendendo o que é capacitância e como os dielétricos influenciam esse valor.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é capacitância. A capacitância © de um capacitor mede quanta carga elétrica ele pode armazenar por unidade de tensão aplicada. A fórmula básica é:
onde $ Q $ é a carga e $ V $ é a diferença de potencial.
Passo 3
Agora, sobre o dielétrico. Um dielétrico é um material isolante que, quando colocado entre as placas de um capacitor, afeta a maneira como as cargas se distribuem nas placas.
Passo 4
Quando inserimos um dielétrico entre as placas, ele se polariza. Isso significa que as moléculas do dielétrico alinham seus dipolos elétricos com o campo elétrico do capacitor, criando um campo elétrico interno que se opõe ao campo original.
Passo 5
Essa oposição do campo interno reduz o campo elétrico total dentro do capacitor. Como a capacitância é dada por:
onde $ \kappa $ é a permissividade do dielétrico e $ C_0 $ é a capacitância sem o dielétrico, vemos que um $ \kappa > 1 $ aumenta $ C $. Portanto, a presença do dielétrico aumenta a capacitância porque permite armazenar mais carga para a mesma tensão aplicada.
Resposta
Inserir um meio dielétrico entre as placas de um capacitor aumenta sua capacitância porque o dielétrico se polariza, reduzindo o campo elétrico interno e permitindo que mais carga seja armazenada para a mesma diferença de potencial.