ITA 2018 - Dois capacitores em paralelo de igual capacitância C estão ligados a uma fonte

ITA 2018 - 1º Dia - Questão 23 - Física 23. Dois capacitores em paralelo de igual capacitância C estão ligados a uma fonte cuja diferenç...

ITA 2018 - 1º Dia - Questão 23 - Física

23. Dois capacitores em paralelo de igual capacitância C estão ligados a uma fonte cuja diferença de potencial é U. A seguir, com essa fonte desligada, introduz-se um dielétrico de constante dielétrica k num dos capacitores, ocupando todo o espaço entre suas placas. Calcule:

a) a carga livre que flui de um capacitor para outro;

b) a nova diferença de potencial entre as placas dos capacitores;

c) a variação da energia total dos capacitores entre as duas situações.

Questão anterior:
- Uma esfera sólida e homogênea de volume V e massa específica ρ repousa totalmente imersa na interface entre dois líquidos imiscíveis.

Resposta:
a) Inicialmente, a carga total do sistema é dada por Q0 = 2CU. Ao retirarmos a fonte e introduzirmos o dielétrico, temos:

Da conservação de carga, vem:

Da Lei das Malhas de Kirchhoff, temos:

Substituindo (II) em (I), temos:

Logo, a carga que flui (∆Q) será dada por:

b) A nova d.d.p. (U’) é dada por:

c) A energia inicial (E0) é dada por:

A energia final (E) é dada por:

Assim, a variação da energia (∆E) total será:

Próxima questão:
- Seja um cometa numa órbita elíptica com as distâncias do afélio, ra, e periélio, rp.