Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 3 - Eletromagnetismo - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 25.4 - Ex. 25
Os capacitares da Fig. Abaixo estão inicialmente descarregados. As capacitâncias são , e e a diferença do potencial da bateria é . Quando a chave S é fechada, quantos elétrons passam (a) pelo ponto a; (b) pelo ponto b; (c) pelo ponto c; (d) pelo ponto d? Na figura, os elétrons estão se movendo para cima ou para baixo ao passarem (e) pelo ponto b; (f) pelo ponto c?
Passo 1
Olá, meu nobre amigo. Yuri aqui e estarei te ajudando a resolver essa atividade. Aqui o que iremos fazer é lidar com o fluxo de elétrons que passam pelos capacitores quando fechamos o circuito.
Passo 2
No circuito a seguir, precisamos encontrar o número de elétrons que passam pelos pontos a, b, c e d.
Precisamos encontrar as cargas em cada um dos capacitores e, em seguida, determinar o número de elétrons. Os capacitores estão em paralelo; a capacitância equivalente desses dois capacitores é . O capacitor está em série com :
E
Substituindo :
Porém como a capacitância e estão em serie estão em série a carga em ambos são iguais , então:
A tensão nos capacitores 1 e 2 são as mesmas, pois estão em paralelo:
E a carga total do capacitor é :
Substituindo:
Porém :
Passo 3
Item (a)
A carga que passa pelo ponto a é Se dividirmos essa carga por , obteremos a quantidade de elétrons, que se movem em direção do terminal positivo da bateria.
Item (b)
A capacitância equivalente de e é , a tensão no capacitor 1, que é a mesma tensão no capacitor 2, é . Então, a carga armazenada em é Dividindo por obtemos elétron que passam pelo ponto b, em direção ao capacitor 1.
Passo 4
Item (c)
A carga armazenada em é Dividindo por , obtemos o número de elétrons , que passam em c, em direção ao capacitor 2.
Passo 5
Item (d)
Como o capacitor 3 está em série com a bateria, e com a associação dos capacitores 1 e 2, então o número de elétrons que passam pelo capacitor 3 nada mais é do que a soma de e calculados anteriormente.
elétron que passam no ponto d, em direção aos capacitores 1 e 2.
Passo 6
Item (e)
A corrente move-se do polo positivo para o polo negativo da bateria, como mostrado na figura. A corrente no ponto b está indo para baixo, e como os elétrons se movem na direção oposta da corrente, os elétrons no ponto b estão se movendo para cima.
Item (f)
A corrente move-se do polo positivo para o polo negativo da bateria, conforme mostrado na figura. A corrente no ponto b está indo para baixo, e como os elétrons se movem na direção oposta da corrente, os elétrons no ponto b estão se movendo para cima.
Da mesma forma, os elétrons no ponto c estão se movendo para cima.
Resposta
,
(e) Os elétrons estão se movendo para cima ao passarem pelo ponto b.
(f) Os elétrons estão se movendo para cima ao passarem pelo ponto c.