Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 3 - Eletromagnetismo - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 25.Problemas Adicionais - Ex. 74
Uma barra de cobre de espessura é colocado entre as placas de um capacitar de placas paralelas. A área das placas é e a distância entre as placas é . Como mostra a Fig. 25-57, a barra é colocada exatamente no centro do espaço entre as placas. (a) Qual é a capacitância após a introdução da barra? (b) Se uma carga é mantida nas placas, qual é a razão entre as energias armazenadas antes e depois da introdução da barra? (c) Qual é o trabalho executado quando a barra é introduzida? (d) A barra é atraída ou repelida pelo espaço entre as placas?
Passo 1
Olá, meu amigo. Yuri aqui e estarei te ajudando a resolver essa atividade.
Temos um capacitor de placas paralelas de área e distância entre as placas de e então uma barra de cobre de espessura é colocado entre as placas.
Queremos então encontrar alguns novos valores para essa configuração.
Passo 2
Para o item (a), como a placa de cobre é um condutor o efeito que ela tem no capacitor é de diminuir a distância entre as placas, ou seja, a capacitância agora é:
Agora, para o item (b), vamos primeiramente escrever a fórmula para a energia de um capacitor:
Agora, vamos calcular a razão:
Passo 3
Para descobrir o trabalho realizado para introduzir a barra, item (c), podemos utilizar o teorema energia-trabalho:
Passo 4
Para o item (d), como o trabalho é negativo, a barra dentro das placas é um lugar com menor energia do que fora, portanto a barra é atraída pelas placas.
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d) Atraída