Question

Um capacitor com capacitância de 4F possui uma diferença de potencial de 10V aplicada às suas placas, determine a variação da energia potencial armazenada neste capacitor se alterarmos a diferença de potencial para 15V e adicionarmos um corpo dielétrico de silício com constante dielétrica igual a 12

Answer 1

A variação da energia potencial elétrica armazenada no capacitor quando alterado a diferença de potencial e adicionado um corpo dielétrico de silício é de 5200J.

Sabendo que um capacitor é um dispositivo capaz de armazenar energia elétrica, que esta energia é armazenada na forma de energia potencial elétrica. Sabendo também que capacitância é a capacidade deste dispositivo armazenar essa energia e que esta varia de acordo com o formato das placas que formam o capacitor e com o meio dielétrico, vamos aos cálculos:

A fórmula da energia potencial elétrica (W) de um capacitor é:

W=C.U²/2

E que a variação desta energia é igual Wfinal-Winicial, teremos:

Cfinal.Ufinal²/2 - Cinicial.Uinicial²/2

Sendo:

C= Capacitância

U= Diferença de potencial

Sabendo que:

Cinicial=4F

Uinicial=10V

Ufinal=15V

Precisaremos do Cinicial. Portanto utilizaremos a constante dielétrica (E) do silício dada na questão. Utilizando a fórmula:

E=Cfinal/Cinicial

Onde, Cinicial é a capacitância onde o meio isolante é o vácuo.

12=Cfinal/4

Cfinal=12.4

Cfinal=48F

Vamos substituir na fórmula da variação da energia potencial elétrica:

Cfinal.Ufinal²/2 - Cinicial.Uinicial²/2

48.15²/2 - 4.10²/2

10800/2 - 400/2

5400 - 200

5200J

Portanto a variação da energia potencial elétrica é de 5200J.

Espero ter ajudado!

Para mais sobre capacitores: https://brainly.com.br/tarefa/18629745

Bons estudos!