Fisica3 (Eletromagnetismo)

(25-21, 25-22)
é igual ao trabalho necessário para carregar o capacitor. Essa energia
pode ser associada ao campo elétrico Ê criado pelo capacitor
no espaço entre as placas. Por extensão, podemos associar qualquer
campo elétrico a uma energia armazenada. No vácuo, a densidade
de ener gia u, ou energia potencial por unidade de volume, associada
a um campo elétrico de módulo E é dada por
Os efeitos da presença de um dielétrico podem ser eJq)l!Da5
em termos da ação de um campo elétrico sobre o dipolos e • -
permanentes ou induzidos no dielétrico. O resultado é a fon:naçã>
de cargas induzidas nas superfícies do dielétrico. Essas cargas tof"­
nam o campo no interior do dielétrico menor do que o campo que
seria produzido na mesma região pelas cargas livres das placas do
capacitor se o dielétrico não estivesse presente.
Lei de Gauss com um Dielétrico Na presença de um dielétri-
(25-25) co, a lei de Gauss assume a seguinte forma:
Capacitância com um Dielétrico Se o espaço entre as placas
de um capacitor é totalmente preenchido por um material dielétrico,
a capacitância C é multiplicada por um fator K, conhecido como
constante dielétrica, que varia de material para material. Em uma
região totalmente preenchida por um material dielétrico de constante
dielétrica K, a permissividade do vácuo 8 0 deve ser substituída por
- 3 0 em todas as equações.
(25-36)
em que q é a carga livre. O efeito das cargas induzidas n:o dielétrico
é levado em conta através da inclusão na integral da constante
dielétrica K.
1
1111111111 1 , PERGUNTAS I l i 11111 ,1 1
1 A Fig. 25-18 mostra os gráficos da carga em função da diferença
de potencial para três capacitores de placas paralelas cujos parâmetros
são dados na tabela. Associe os gráficos aos capacitores.
Figura 25-18 Pergunta 1 ·
[~ ;
V
4 A Fig. 25-20 mostra três circuitos formados por uma chave e dois '!
capacitores inicialmente carregados da forma indicada na figura 1
(coma placa superior positiva). Depois que as chaves são fechadas, I
em que circuito(s) a carga do capacitor da esquerda (a) aumenta; (b)
diminui; (c) permanece constante?
l
Capacitor
1
2
3
Área
A
2A
A
Distância
d
d
2d
2 Qual é a capacitância equivalente Ceq de trê.s capacitores, todos de
capacitância C, se os capacitores são ligados a uma bateria (a) em
série; (b) em paralelo? (c) Em qual dos dois arranjos a carga total
armazenada nos capacitores é maior?
3 (a) Na Fig. 25-19a, os capacitores 1 e 3 estão ligados em série?
b) Na mesma figura, os capacitores 1 e 2 estão ligados em paralelo?
) Coloque os circuitos da Figura 25-19 na ordem das capacitâncias
.equivalentes, começando pela maior.
l~
C3
t ~l
1 ;:~
1
2T I l c I
(a) (b)
cl e .I l G.z
[lJ
3 J
IT j" J
(e) (d) G.z
gura 25-19 Pergunta 3.
C1
(1) (2) (3)
Figura 25- 20 Pergunta 4.
5 Inicialmente, uma capacitância C 1
está ligada a uma bateria. Em
seguida, uma capacitância C 2 é ligada em paralelo com C 1 . (a) A
diferença de potencial entre as placas de C 1 aumenta, diminui ou
permanece a mesma? (b) A carga armazenada em C 1 aumenta, diminui
ou permanece a mesma? (c) A capacitância equivalente de
C 1 e C 2 , C 12 , é maior, menor ou igual a C 1 ? (d) A soma das cargas
armazenadas em C 1 e C 2 é maior, menor ou igual à carga armazenada
originalmente em C 1
?
6 Repita a Pergunta 5 para o caso em que a capacitância C 2 é ligada
em série com C 1 •
7 Para cada circuito da Fig. 25-21, determine se os capacitores estão
ligados em série, em paralelo ou nem em série nem em paralelo.
Figura 25-21 Pergunta 7.
8 A Fig. 25-22 mostra uma chave aberta, uma bateria que produz
uma diferença de potencial V, um medidor de corrente A e três capacitores
iguais, descarregados, de capacitância C. Depois que a chave
é fechada e o circuito atinge o equilíbrio, (a) qual é a diferença de
potencial entre as placas de cada capacitor? (b) Qual é a carga da