Questão 3601876

• Banca: CESPE / CEBRASPE
• Órgão: FUB
• Ano: 2016
• Disciplina: Física
• Assuntos: Circuitos Elétricos e Leis de Kirchhoff; Eletricidade

Um capacitor é constituído por duas placas paralelas de mesma área, na forma de quadrados, carregadas com cargas de mesmo valor absoluto, positiva em uma placa e negativa na outra, uniformemente distribuídas e separadas por uma distância d = 10 cm. A região entre as placas foi preenchida por um dielétrico com permissividade e = 2e0, em que e0 é a permissividade no vácuo. O comprimento do lado do quadrado com relação à distância d é tal que se podem ignorar os efeitos de borda nas linhas de campo.

Se, ao percorrer a distância entre as placas do capacitor, uma carga de 10!1 C sofrer uma variação positiva de 20 J em sua energia cinética, o campo elétrico entre as placas desse capacitor será de 2.500 N/C. 

• C. Certo
• E. Errado

Gabarito: E

Comentários

• O cálculo do capacitor plano é representado pela equação:

  C= (E.A)/d

  Onde:

  C = capacitância do capacitor plano

  ɛ = permissividade do meio

  A = área das placas

  d = distância

• O campo elétrico de um capacitor é dado por:

  

  Já possuímos o valor d da distância entre as placas (0,1m). Assim, precisamos encontrar o valor da tensão. Para isso, devemos lembrar que a energia cinética adquirida pela partícula veio da energia potencial elétrica fornecida pelo capacitor. Portanto: 

  

  É possível calcular a energia potencial elétrica por meio da tensão elétrica produzido pela carga geradora (U) multiplicado pela magnitude da carga elétrica de prova. A carga tem valor 10-¹ C. Assim substituímos isso em q, para obter o valor da tensão:

  

  Retornando para a expressão do campo elétrico: 

  

  O campo elétrico tem valor igual a 2000 N/C.

• Bem sabemos que Trabalho = variação de Energia cinética, para o caso de um capacitor de placas paralelas, separadas por uma pequena distância, a Força Elétrica pode ser considerada constante, logo o trabalho dessa força é apenas o produto desta pela distância, isto é:

  T=F x d , por outro lado T= Vari. Energia , daí:

  F x d= Var. Energia , dividindo por q (carga elétrica) vem que:

  (F x d)/q=Var Energia/q

  (F/q) x d = Var Energia/q

  E x d = Var Energia/q

  E= Var Energia/(q*d), E= campo elétrico

  E= 20/ (0,1*0,1)= 2 000 N/C. (10cm=0,1m e 10^-1=0,1)