Enunciado
Física - Tipler - Vol 2- Ed: 6º - Capítulo 24.1 - Ex. 87
Uma balança de capacitância é mostrada na figura 24-50. A balança tem um peso preso em um lado e um capacitor com um espaçamento variável no outro lado. Considere que a placa superior do capacitor tenha uma massa desprezível. Quando a diferença de potencial entre as placas do capacitor é , a força atrativa entre as placas equilibra o peso da massa suspensa. (a) Esta balança é estável, isto é, se a desequilibrarmos aproximando levemente as placas, ela voltará para o ponto de equilíbrio. (b) Calcule o valor de para equilibrar um objeto de massa considerando que as placas estão separadas por uma distância e tem área . Dica: Uma relação útil é que a força entre as placas é igual à derivada da energia eletrostática armazenada em função da separação entre as placas.
Passo 1
Fala galera, beleza?
- O campo elétrico que a placa superior faz é:
- Para o equilíbrio, o torque do peso deve ser igual o torque de :
Sendo assim, a força que a placa inferior sente é:
Usando o fato que , sege que
Dessa maneira, vemos que a força é inversamente proporcional à distância. Logo, se movermos uma das placas, ocorrerá um desbalanceamento de forças, o que implicará na instabilidade da balança.
Passo 2
Resposta
- Instável.