Responde Aí
Acesse com GoogleAcesse com AppleAcesse com Facebook

Enunciado

Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 12º - Capítulo 24.Problemas - Ex. 62

Capacitância de uma nuvem de tempestade. O centro de uma carga de uma nuvem carregada, paira a 3,0   K m acima da superfície terrestre, contém 20   C de carga negativa. Supondo que o centro de carga possui raio de 1,0   K m e modelando o centro de carga e a superfície como placas paralelas, calcule (a) a capacitância do sistema; (b) a diferença de potencial entre o centro de carga e o solo; (c) a força média do campo elétrico entre a nuvem e o solo; (d) a energia elétrica armazenada no sistema.

Passo 1

letra a)

Podemos escrever a capacitância como sendo:

C = ϵ O A d

C = 8,86 ⋅ 10 - 12 ⋅ π R 2 3 ⋅ 10 3

C = 8,86 ⋅ 10 - 12 ⋅ π 1 ⋅ 10 3 2 3 ⋅ 10 3

C = 9,3 ⋅ 10 - 9   F

Passo 2

letra b)

Como já descobrimos a capacitância e sabemos a carga, podemos achar a diferença de potencial pela relação:

C = Q V

V = Q C

V = 20 9,3 ⋅ 10 - 9

V = 2,2 ⋅ 10 9   V

Passo 3

letra c)

Como já temos a diferença de potencial, podemos achar a força do campo elétrico através da relação:

E = V d

E = 2,2 ⋅ 10 9 3 ⋅ 10 3

E = 7,3 ⋅ 10 5   V / m

Passo 4

letra d)

Podemos achar a energia através da relação:

U = 1 2 Q V

U = 1 2 ⋅ 20 ⋅ 2,2 ⋅ 10 9

U = 2,2 ⋅ 10 10   J

Resposta

letra a) C = 9,3 ⋅ 10 - 9   F

letra b) V = 2,2 ⋅ 10 9   V

letra c) E = 7,3 ⋅ 10 5   V / m

letra d) U = 2,2 ⋅ 10 10   J

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Usando o resultado do Problema 49, mostre que a força por unidade de área (a tensão eletrostática) atuando sobre cada placa é dada por ϵ 0 E 2 2 (Na realidade, este resultado é geral, valendo para con
Mostre que as placas de um capacitor de placas paralelas se atraem mutuamente com uma força dada por F = q 2 2 ϵ 0 A Obtenha o resultado calculando o trabalho necessário para aumentar a separação das
Na Fig. 27-25, determine (a) a carga, (b) a diferença de potencial c (c) a energia armazenada para cada capacitor. Suponha os valores numéricos do Exercício 17, com V = 100V .
Um capacitor cilíndrico tem raios a e b como na Fig. 27-6. Mostre que metade da energia potencial elétrica armazenada está dentro de um cilindro cujo raio é r = a b
Na Fig. 27-24, determine (a) a carga. (b) a diferença de potencial e (c) a energia armazenada para cada capacitor. Suponha os valores numéricos do Exercício 16, com V = 100V .