Duas placas quadradas de lados estão posicionadas em paralelo uma em relação à outra, com um espaçamento d, como sugerido na Figura P20.86. Podemos supor que d é muito menor que . As placas têm cargas estáticas +Q0 e –Q0 uniformemente distribuídas. Um bloco de metal tem uma largura , comprimento e espessura ligeiramente inferior a d. Essa peça é inserida a uma distância x no espaço entre as placas. As cargas nas placas permanecem distribuídas de modo uniforme quando o bloco é inserido. Em uma situação estática, um metal impede a penetração de um campo elétrico. O metal pode ser considerado um dielétrico perfeito, com k ¥. (a) Calcule a energia armazenada no sistema como uma função de x. (b) Determine o sentido e o módulo da força que atua sobre o bloco metálico. (c) A área da face frontal de avanço do bloco é essencialmente igual a d. Considerando a força aplicada ao bloco atuante sobre esta face, determine a tensão (força por área) estabelecida. (d) Expresse a densidade de energia no campo elétrico entre as placas carregadas em função de Q0, , d e e0. (e) Compare as respostas das partes (c) e (d).
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!
Onde o bloco de metal e as placas se sobrepõem, o campo elétrico entre as placas é zero. As placas não perdem carga na região de sobreposição, mas a carga oposta induzida nas superfícies da parte inserida do bloco cancela o campo da carga nas placas. A parte não preenchida do capacitor tem capacitância:
A carga efetiva nesta parte (a carga que produz o campo elétrico restante entre as placas) é proporcional à área desbloqueada:
Passo 2
Letra a:
Passo 3
Letra b:
Passo 4
Letra c:
Passo 5
Letra d:
Passo 6
Letra e:
São precisamente as mesmas.
Resposta
- São precisamente as mesmas.