Considereum capacitor plano de placas paralelas posicionadas ao longo do plano xy, em que as placas condutoras possuem área de 500 cm2e estão a uma distância de 1 mm entre elas. A permissividade relativa do meio dielétrico entre essas placas é igual a 2. Se uma diferença de potencial de 10 V for aplicada, determine:
(a) A expressão do potencial elétrico.
(b) O campo elétrico.
(c) A capacitância.
Primeiramente devemos encontrar a expressão de potencial elétrico e para isso realizaremos os cálculos abaixo:
\[\eqalign{ & V = \dfrac{{K \cdot Q}}{d} \cr & V = \dfrac{{9 \cdot {{10}^9} \cdot Q}}{{1 \cdot {{10}^{ - 3}}}} \cr & V = 9 \cdot {10^{12}}Q{{\ V}} }\]
Portanto, a expressão será
\(\boxed{V = 9 \cdot {{10}^{12}}Q{{\ V}}}\)
b)
Agora calcularmos o campo elétrico:
\[\eqalign{ & V = \dfrac{E}{q} \cr & E = V \cdot q \cr & E = 9 \cdot {10^{12}}Q \cdot Q \cr & E = 9 \cdot {10^{12}} \cdot {Q^2}{{\ N/C}} }\]
Portanto, o campo elétrico será
\(\boxed{E = 9 \cdot {{10}^{12}} \cdot {Q^2}{{\ N/C}}}\)
c)
A capacitância será dada por:
\[\eqalign{ & C = \dfrac{Q}{{\Delta V}} \cr & C = \dfrac{Q}{{9 \cdot {{10}^{12}}Q - 0}} \cr & C = \dfrac{Q}{{9 \cdot {{10}^{12}}Q}} \cr & C = \dfrac{1}{{9 \cdot {{10}^{12}}}} \cr & C = 9 \cdot {10^{ - 12}}{{\ F}} }\]
Portanto, a capacitância vale
\(\boxed{C = 9 \cdot {{10}^{ - 12}}{{\ F}}}\)
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