Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 12º - Capítulo 24.Exercício - Ex. 28
Um capacitor de capacitância C é carregado até uma diferença de potencial . Os terminais do capacitor carregado são, a seguir, conectados aos terminais de outro capacitor descarregado, com capacitância igual a C/2. Calcule (a) a carga original do sistema; (b) a diferença de potencial final através de cada capacitor; (c) a energia final do sistema; (d) a diminuição da energia quando os capacitores são conectados. (e) Para onde foi a energia ‘perdida’ pelo sistema?
Passo 1
letra a)
A capacitância do capacitor é dada por:
Então a carga original será:
Passo 2
letra b)
Os potenciais finais serão iguais, logo:
Substituindo pela fórmula com a capacitância:
Passo 3
Além disso sabemos que há conservação das cargas, logo:
Isolando o :
Então temos:
E a outra carga será:
Passo 4
Substituindo na expressão dos potenciais:
E como :
Passo 5
letra c)
A energia armazenada nas placas do capacitor é dada por:
Passo 6
letra d)
Então a diminuição será:
Passo 7
letra e)
A energia se converteu em energia térmica no capacitor, nos fios e radiação eletromagnética.
Resposta
letra a)
letra b) ,
letra c)
letra d)
letra e) Energia térmica no capacitor, nos fios e radiação eletromagnética.