21. Dois discos com diâmetro de 2,0 cm, espaçados em 2,0 mm, constituem um capacitor de placas paralelas. O campo elétrico entre os discos tem inte...

a. Para calcular a voltagem através do capacitor, podemos utilizar a fórmula V = E x d, onde V é a voltagem, E é a intensidade do campo elétrico e d é a distância entre as placas. Substituindo os valores, temos: V = 5,0 x 10^5 V/m x 2,0 x 10^-3 m V = 1000 V Portanto, a voltagem através do capacitor é de 1000 V. b. A quantidade de carga distribuída em cada disco pode ser calculada pela fórmula Q = C x V, onde Q é a carga, C é a capacitância e V é a voltagem. A capacitância de um capacitor de placas paralelas é dada por C = εA/d, onde ε é a constante dielétrica do meio entre as placas, A é a área das placas e d é a distância entre elas. Substituindo os valores, temos: C = εA/d = (8,85 x 10^-12 F/m) x π(1,0 x 10^-2 m)^2 / (2,0 x 10^-3 m) C = 1,23 x 10^-11 F Q = C x V = 1,23 x 10^-11 F x 1000 V Q = 1,23 x 10^-8 C Portanto, a quantidade de carga distribuída em cada disco é de 1,23 x 10^-8 C. c. Para calcular a velocidade do elétron ao deixar a placa negativa, podemos utilizar a conservação da energia mecânica e da carga elétrica. A energia cinética do elétron ao deixar a placa negativa é igual à energia potencial elétrica que ele ganha ao se mover através do capacitor. A energia cinética é dada por Ec = (1/2)mv^2, onde m é a massa do elétron e v é a velocidade. A energia potencial elétrica é dada por Ep = QV, onde Q é a carga do elétron e V é a voltagem através do capacitor. Igualando as duas energias, temos: (1/2)mv^2 = QV v^2 = 2QV/m v = √(2QV/m) Substituindo os valores, temos: v = √(2 x 1,6 x 10^-19 C x 1000 V / 9,11 x 10^-31 kg) v = 1,9 x 10^7 m/s Portanto, a velocidade do elétron ao deixar a placa negativa era de 1,9 x 10^7 m/s.