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Enunciado

Física - Halliday - Vol 3- Ed: 4º - Capítulo 27.Exercícios e Problemas - Ex. 36

Um capacitor de placas paralelas (a ar),com uma área de 40 cm^2 e separação entre as placas de 1,0 mm, é carregado sob uma diferença de potencial de 600 V, Determine (a) a capacitância, (b) o módulo da carga sobre cada placa,(c) a energia armazenada, (d) o campo elétrico entre as placas e (e) a densidade de energia entre as placas.

Passo 1

Fala galera, bora lá! Por definição, a capacitância é dada por

C = ϵ 0 A d

Substituindo os valores

C = 8,85 × 10 - 12 40 × 10 - 4 1,0 × 10 - 3 = 35   p F

Passo 2

O valor da carga pode ser calculado por essa fórmula

q = C V = 35 × 10 - 12 600

A carga será

q = 21   n C

Passo 3

Vamos pra mais uma formulazinha, essa calcula a energia armazenada no capacitor.

U = C V 2 2

U = 35 × 10 - 12 600 2 2

Assim

U = 6,3   μ J

Passo 4

O campo elétrico entre as placas é

E = U d = 600 1,0 × 10 - 3

E = 6,0 × 10 5   V / m

Passo 5

E por último, a densidade de energia é dada pela divisão da energia armazenada pelo volume do capacitor.

u = 6,3 × 10 - 6 40 × 10 - 4 1,0 × 10 - 3

Logo

u = 1,6   J / m 3

Resposta

  1. A capacitância é C = 35   p F
  2. A carga é q = 21   n C
  3. A energia armazenada é U = 6,3   μ J
  4. O campo elétrico é E = 6,0 × 10 5   V / m
  5. A densidade de energia é u = 1,6   J / m 3

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