Enunciado
Física - Alaor Chaves- Ed: 1º - Capítulo 18.Exercícios e Problemas - Ex. 2
As faces de uma folha de mica, de espessura igual a , são metalizadas para formar um capacitor, como mostra a Figura 18.16.
a) Por que uma estreita faixa próxima às bordas é deixada sem metalização?
A área do retângulo metalizado é . Sabendo-se que a constante dielétrica e a rigidez dielétrica da mica são e , respectivamente, calcule:
b) a capacitância do capacitor;
c) a energia máxima que pode ser armazenada no mesmo.
Passo 1
O item (a) é bem simples: basta responder porque não metalizamos a borda da placa.
A resposta é bastante simples: sabemos que as cargas “gostam” de se acumular nas pontas de um condutor. Desta forma, se metalizássemos as bordas da placa, as cargas se acumulariam ali em grande quantidade e o campo seria mais intenso, aumentando as chances de ocorrerem descargas elétricas!
Podemos enxergar a placa como um capacitor de placas paralelas com área , distância entre as placas e . Assim,
Portanto,
Passo 2
No item (b) queremos achar primeiro a voltagem máxima que pode ser aplicado ao capacitor sem que ocorra descarga elétrica. Para isso, usaremos a rigidez dielétrica que nada mais é que o campo elétrico máximo suportado pelo material:
Assim, usando a relação de campo elétrico uniforme para o capacitor de placas paralelas:
Daí, a energia será
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