Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 3 - Eletromagnetismo - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 25.8 - Ex. 52
No arranjo da Fig. 25 -17, suponha que a bateria permanece ligada enquanto o dielétrico está sendo introduzido. Determine (a) a capacitância; (b) a carga das placas do capacitor; (c) o campo elétrico nos espaços entre as placas do capacitor e o dielétrico; (d) o campo elétrico no interior do dielétrico, depois que o dielétrico é introduzido.
Passo 1
Temos um capacitor de placas paralelas, com as placas separadas pela distância e área . Um dielétrico de tamanho , e é colocado dentro do capacitor e submetido a uma DDP de
Então, vamos calcular o campo elétrico, onde não há dielétrico o campo pode ser calculado como:
Na região onde há campo elétrico:
Agora, podemos utilizar o campo elétrico para calcular a DDP:
Como o campo elétrico dentro do capacitor é produzido parte pelo campo elétrico no ar e parte pelo campo elétrico no dielétrico:
Portanto, para determinar a capacitância, item (a):
Passo 2
Para o item (b), temos:
Passo 3
Agora podemos calcular o campo elétrico no espaço entre as placas e o dielétrico, item (c):
Passo 4
No caso para o campo elétrico dentro do dielétrico, item (d):
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)