Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 3 - Eletromagnetismo - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 25.Problemas Adicionais - Ex. 59
Dois capacitares de placas paralelas, ambos com uma capacitância de , são ligados em série a uma bateria de ; em seguida, a distância entre as placas de um dos capacitares é reduzida à metade. (a) Qual é o valor da carga adicional transferida para os capacitares pela bateria em consequência da mudança? (b) Qual é o aumento da carga total armazenada nos capacitares (a soma da carga armazenada na placa positiva de um dos capacitares com a carga armazenada na placa positiva do outro capacitar)?
Passo 1
Temos dois capacitores de placas paralelas com capacitância ligados em série com uma bateria de . Para descobrir qual é a carga adicional transferida para os capacitores, item (a), vamos calcular a carga dos dois capacitores. Primeiramente vamos calcular a capacitância equivalente:
Portanto, a carga pode ser calculada pela seguinte relação:
Podemos utilizar a seguinte equação para calcular a capacitância de um capacitor de placas paralelas:
Quando a distância é reduzida a metade :
Calculando a capacitância equivalente:
Calculando a carga:
Assim, o aumento de carga é
Passo 2
Para descobrir o aumento da carga total armazenada nos dois capacitores, item (b), vamos notar que os capacitores estão ligados em série, portanto suas cargas são iguais. Desse modo o aumento da carga total é duas vezes o aumento de carga:
Resposta
(a)
(b)