Condensador plano

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Metadata

  • CONTEXTO : Primeiro ciclo universitário
  • AREA: Física
  • DISCIPLINA: Eletromagnetismo e Óptica
  • ANO: 2
  • LINGUA: pt
  • AUTOR: Jorge Loureiro
  • MATERIA PRINCIPAL: Eletrostática na matéria
  • DESCRICAO: Determinação da energia eletrostática armazenada num condensador plano, e cálculo da força exercida numa das placas.
  • DIFICULDADE: **
  • TEMPO MEDIO DE RESOLUCAO: 10 min
  • TEMPO MAXIMO DE RESOLUCAO: 20 min
  • PALAVRAS CHAVE: campo elétrico, condensador, dielétrico, capacidade, energia, força
Pr1 2E1 2015.png

O condensador plano indicado na figura tem armaduras de área \(S = l^2\) separadas por uma distância \( d \ll l \) e está preenchido com dois dielétricos de permitividades \( \epsilon_0 \) e \( \epsilon_1 \), de espessuras \(d_0 = d_1 = 0.45 \, d \). Entre os dielétricos está colocada uma placa condutora descarregada de espessura \(e\), sendo \(d = e + d_0 + d_1 \).

  1. Quando o condensador está carregado com uma carga \(Q\), qual é o potencial \(V_p\) da placa condutora intermédia, sabendo que uma das armaduras se encontra ligada à Terra. Determine a energia eletrostática (energia das cargas verdadeiras) armazenada no condensador.
  2. Suponha agora que \( \epsilon_1 = \epsilon_0 \) e que a placa é deslocada de uma distância \(x\) de dentro do condensador, paralelamente às armaduras, mantendo-se a carga \(Q\) constante. Determine a capacidade do condensador em função da coordenada \(x\) de deslocamento da placa. Qual a força exterior que é preciso exercer sobre a placa condutora para a manter nessa posição (\( x < l \))?