Considere um capacitor ideal, constituído por duas placas circulares, paralelas, muito grandes, muito próximas e que apresentam distribuições uniformes de cargas. Este capacitor está em processo de carregamento e portanto as cargas acumuladas nas placas são função do tempo: temos numa das placas e na outra. Qual é a opção que melhor descreve o que ocorre entre as placas desse capacitor?
(a) Cria-se um campo elétrico e um campo magnético, ambos não estacionários.
(b) Cria-se um campo elétrico uniforme e não estacionário, e um campo magnético nulo.
(c) Cria-se um campo elétrico uniforme e estacionário, e um campo magnético nulo.
(d) cria-se um campo elétrico e um campo magnético, ambos uniformes e estacionários.
(e) Cria-se um campo magnético uniforme e estacionário, e um campo elétrico nulo.
Passo 1
A carga no capacitor varia com o tempo de acordo com a equação:
A diferença de potencial entre as placas do capacitor é dada por:
Importante: A função exponencial tem a característica de, quando derivada ou integrada, continuar sendo uma função exponencial.
O campo elétrico está relacionado ao potencial elétrico através da equação:
Assim, como o potencial elétrico é uma função exponencial, o campo elétrico também será uma função exponencial.
Passo 2
O campo magnético entre as placas do capacitor é dado pela Lei de Ampère:
Como não temos corrente entre as placas do capacitor:
Assim, como o campo elétrico é uma função exponencial, o campo magnético também será uma função exponencial.
Este comportamento dá aos campos elétrico e magnético a característica de serem não estacionários. Portanto, a resposta é a letra A.
Resposta
(a)