Física III(PSC 2015) Capacitância Tópico resolvido

Eletricidade e Magnetismo

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Polímero17
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(PSC 2015) Capacitância

Mensagem não lida por Polímero17 »

(PSC Ufam-2015) 44.A rigidez dielétrica corresponde ao maior valor de intensidade do campo elétrico aplicado a um isolante, sem que ele se torne um condutor e varia de um material isolante para outro. No caso do ar, a rigidez dielétrica depende de diversos fatores, dentre eles a pressão, a temperatura, a taxa de crescimento da tensão, a umidade relativa do ar, etc., mas seu valor típico é de aproximadamente 30kV/cm. Assim, quando a intensidade do campo elétrico no ar ultrapassar esse valor, ele deixa de ser isolante e torna-se condutor. Sabe-se que durante a formação de uma tempestade ocorre separação de cargas elétricas, ficando as nuvens mais baixas eletrizadas negativamente, enquanto as nuvens mais altas se eletrizam positivamente. À medida que a quantidade de cargas elétricas nas nuvens aumenta, a intensidade destes campos vai aumentando, podendo ultrapassar o valor de quebra da rigidez dielétrica do ar. Quando isso acontece, o ar torna-se condutor e uma enorme centelha elétrica (relâmpago) irá saltar de uma nuvem para outra ou de uma nuvem para a Terra. No entanto, estudos recentes indicam que a intensidade do campo elétrico dentro das nuvens de tempestade atinge valores máximos entre 1 e 4kV/cm inferiores, portanto, àquele para a quebra da rigidez dielétrica do ar na altura das nuvens, indicando que outros processos atuam na formação de um relâmpago. Considere a situação em que duas nuvens, eletrizadas com cargas iguais e de sinais opostos, estão separadas por 200m. De maneira simplificada, podemos modelar esta situação considerando as duas nuvens como constituindo um capacitor plano de capacitância 0,1nF. Deste modo, podemos afirmar que, no momento em que a intensidade do campo elétrico entre as nuvens atinge o valor de 4kV/cm, a diferença de potencial entre as nuvens e a quantidade de carga em cada nuvem vale, respectivamente:

a) 4,0×[tex3]10^{7}[/tex3] V e 4,0×[tex3]10^{-3}[/tex3] C
b) 4,0×[tex3]10^{8}[/tex3] V e 4,0×[tex3]10^{-2}[/tex3] C
c) 8,0×[tex3]10^{5«}[/tex3] V e 8,0C
d) 8,0×[tex3]10^{7}[/tex3] V e 8,0×[tex3]10^{-3}[/tex3] C
e) 8,0×[tex3]10^{7}[/tex3] V e 8,0C

Resposta

D)




Augustus
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Set 2019 26 13:06

Re: (PSC 2015) Capacitância

Mensagem não lida por Augustus »

Dizer que o campo elétrico entre as duas nuvens é 4kV/cm significa que a cada 1cm entre as nuvens a diferença de potencial elétrico é 4kV, ou seja, 4000V. A gente pode reescrever isso:
[tex3]4kV/cm=4.10^{5}V/m[/tex3]
Como a distância entre as nuvens é 200m, a ddp entre entre elas será [tex3]4.10^{5}.200=8.10^{7}V[/tex3]

Capacitância=Q/V, onde Q é a carga e V, a ddp
[tex3]0,1.10^{-9}=Q/8.10^{7}[/tex3]
[tex3]Q=10^{-10}.8.10^{7}=8.10^{-3}C[/tex3]

Última edição: Augustus (Qui 26 Set, 2019 13:07). Total de 1 vez.
Razão: reescrever equação



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Polímero17
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Re: (PSC 2015) Capacitância

Mensagem não lida por Polímero17 »

Olá Augustos, obrigado por ter respondido. Eu entendi a parte do kilo que vale 10^3, mas não como vc passou de cm para metros.
Esse raciocínio abaixo estaria certo pra fazer a transformação das unidades de medida para v/m?
Anexos
20190928_143303.jpg
20190928_143303.jpg (29.99 KiB) Exibido 374 vezes
Última edição: Polímero17 (Sáb 28 Set, 2019 15:17). Total de 1 vez.



Augustus
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Re: (PSC 2015) Capacitância

Mensagem não lida por Augustus »

Polímero17 escreveu:
Sáb 28 Set, 2019 14:56
Olá Augustos, obrigado por ter respondido. Eu entendi a parte do kilo que vale 10^3, mas não como vc passou de cm para metros.
Esse raciocínio abaixo estaria certo pra fazer a transformação das unidades de medida para v/m?
Sim, está certo!! Na dúvida, é só você imaginar que, se a cada 1cm há 4000V, a cada 100cm há 400000V (regra de três simples). Como 100cm é 1m, então você conclui que a cada metro a ddp é 400000V :D




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