Um capacitor de placas paralelas de 2,00 nF é carregado com uma diferença de potencial inicial DVi = 100 V e, depois, isolado. O material dielétrico entre as placas é a mica, com uma constante dielétrica de 5,00. (a) Qual quantidade de trabalho é necessária para a retirada da folha de mica? (b) Qual é a diferença de potencial no capacitor após a mica ser retirada?
Passo 1
E aiii gente, tudo bom com vocês?
Então vamos resolver essa questão bem legal aqui e passo a passo pra gente tirar 10 na provinha!
Vamo lá!
Letra a:
Usamos a equação para encontrar a energia potencial do capacitor. Como veremos, a diferença de potencial muda conforme o dielétrico é retirado. As energias inicial e final são.
Mas a capacitância inicial (com o dielétrico) é . Portanto,
Como o trabalho feito pela força externa na remoção do dielétrico é igual à mudança na energia potencial, temos,
Para expressar esta relação em termos de diferença de potencial , nós substituímos :
O resultado positivo confirma que a energia final do capacitor é maior do que a energia inicial. A energia extra vem do trabalho feito no sistema pela força externa que puxou o dielétrico.
Passo 2
Letra b:
A diferença de potencial final através do capacitor é . Substituindo e temos:
Mesmo que o capacitor esteja isolado e sua carga permaneça constante, a diferença de potencial entre as placas aumenta nesse caso.
Resposta
- 500V