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O dielétrico que deve ser usado em um capacitor com placas paralelas possui constante dielétrica igual a 4,8 e uma rigidez dielétrica de 8,6.107 V/...

O dielétrico que deve ser usado em um capacitor com placas paralelas possui constante dielétrica igual a 4,8 e uma rigidez dielétrica de 8,6.107 V/m. O capacitor deve possuir uma capacitância igual a 8,0 nF e ser capaz de suportar uma diferença de potencial de 5,6 kV. Qual é a área mínima, em cm², que cada placa do capacitor deve ter? Escreva sua resposta com duas casas decimais.


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Para calcular a área mínima de cada placa do capacitor, podemos utilizar a fórmula da capacitância de um capacitor de placas paralelas: C = ε * A / d Onde: C = capacitância do capacitor ε = constante dielétrica do dielétrico entre as placas A = área de cada placa d = distância entre as placas Podemos rearranjar essa fórmula para isolar a área A: A = C * d / ε Substituindo os valores dados na questão, temos: C = 8,0 nF = 8,0 * 10^-9 F ε = 4,8 d = ? (precisamos calcular) V = 5,6 kV = 5,6 * 10^3 V E = 8,6 * 10^7 V/m Para calcular a distância d, podemos utilizar a fórmula da energia armazenada em um capacitor: U = (1/2) * C * V^2 Onde: U = energia armazenada no capacitor Podemos rearranjar essa fórmula para isolar a distância d: d = (2 * ε * U / A)^1/2 Substituindo os valores dados na questão, temos: U = (1/2) * C * V^2 = (1/2) * 8,0 * 10^-9 * (5,6 * 10^3)^2 = 0,112 J A = C * d / ε = 8,0 * 10^-9 * d / 4,8 d = (2 * ε * U / A)^1/2 = (2 * 4,8 * 0,112 / (8,0 * 10^-9))^1/2 = 0,002 m = 0,2 cm Portanto, a área mínima de cada placa do capacitor deve ser de: A = C * d / ε = 8,0 * 10^-9 * 0,2 / 4,8 = 3,33 * 10^-10 m² = 0,0333 cm² (com duas casas decimais).

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