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Duas placas com cargas opostas

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A geometria conhecida como placas paralelas pode ser descrita como dois planos infinitos eletricamente carregados com cargas iguais e opostas.

>Modelo

ID:(2076, 0)



Mecanismos

Iframe

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Código
Conceito

Mecanismos

ID:(15795, 0)



Partícula em campo elétrico infinito de duas placas

Conceito

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No caso de uma superfície gaussiana plana, o campo elétrico ($\vec{E}$) é constante na direção de o versor normal para seção ($\hat{n}$). Portanto, utilizando as variáveis la charge ($Q$), la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$) e la constante dielétrica ($\epsilon$), pode-se calcular integrando sobre la superfície na qual o campo elétrico é constante ($dS$):

$\displaystyle\int_S\vec{E}\cdot\hat{n}\,dS=\displaystyle\frac{Q}{\epsilon_0\epsilon}$



o que é mostrado no gráfico



Além disso, la densidade de carga por área ($\sigma$) é calculado utilizando la superfície ($S$) e la charge ($Q$) de acordo com a seguinte equação:

$ \sigma = \displaystyle\frac{ Q }{ S }$



Portanto, conclui-se que o campo elétrico, duas placas infinitas ($E_d$) é:

$ E_d =\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }$

ID:(11836, 0)



Partícula em potencial elétrico infinito de duas placas

Conceito

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O potencial elétrico, duas placas infinitas ($\varphi_d$) em relação a o campo elétrico, duas placas infinitas ($E_d$) e la posição no eixo z ($z$) é expresso como:

$ \varphi_d = -\displaystyle\int_0^z du\,E_d$



De maneira semelhante, o campo elétrico, duas placas infinitas ($E_d$) em relação a la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$), la constante dielétrica ($\epsilon$) e la densidade de carga por área ($\sigma$) é definido como:

$ E_d =\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }$



Integrando a partir da origem, obtemos:

$\varphi_d = -\displaystyle\int_0^z du \displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }= -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z$



Portanto, o potencial elétrico, duas placas infinitas ($\varphi_d$) é dado por:

$ \varphi_d = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z $



Como ilustrado no seguinte gráfico:



o campo em dois pontos deve possuir a mesma energia. Portanto, as variáveis la charge ($Q$), la massa molar ($m$), la velocidade 1 ($v_1$), la velocidade 2 ($v_2$) e o potencial elétrico 1 ($\varphi_1$) conforme a equação:

$ \varphi_1 = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z_1 $



e o potencial elétrico 2 ($\varphi_2$), conforme a equação:

$ \varphi_2 = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z_2 $



devem satisfazer a seguinte relação:

$ \displaystyle\frac{1}{2} m v_1 ^2 + q \varphi_1 = \displaystyle\frac{1}{2} m v_2 ^2 + q \varphi_2 $

ID:(11843, 0)



Modelo

Top

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Parâmetros

Símbolo
Texto
Variáve
Valor
Unidades
Calcular
Valeur MKS
Unidades MKS
$\epsilon_0$
epsilon_0
Constante de campo elétrico
C^2/m^2N
$\epsilon$
epsilon
Constante dielétrica
-
$\sigma$
sigma
Densidade de carga por área
C/m^2
$m$
m
Massa molar
kg
$S$
S
Zona do condutor
m^2

Variáveis

Símbolo
Texto
Variáve
Valor
Unidades
Calcular
Valeur MKS
Unidades MKS
$E_d$
E_d
Campo elétrico, duas placas infinitas
V/m
$q$
q
Carga de teste
C
$Q$
Q
Charge
C
$z_1$
z_1
Posição em 1
m
$z_2$
z_2
Posição em 2
m
$\varphi_1$
phi_1
Potencial elétrico 1
V
$\varphi_2$
phi_2
Potencial elétrico 2
V
$v_1$
v_1
Velocidade 1
m/s
$v_2$
v_2
Velocidade 2
m/s

Cálculos


Primeiro, selecione a equação: para , depois, selecione a variável: para

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Variáve Dado Calcular Objetivo : Equação A ser usado




Equações

#
Equação

$ E_d =\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }$

E_d = sigma /( epsilon_0 * epsilon )


$ \displaystyle\frac{1}{2} m v_1 ^2 + q \varphi_1 = \displaystyle\frac{1}{2} m v_2 ^2 + q \varphi_2 $

m * v_1 ^2/2 + q * phi_1 = m * v_2 ^2/2 + q * phi_2


$ \varphi_1 = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z_1 $

phi_d =- sigma * z /( epsilon * epsilon_0 )


$ \varphi_2 = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z_2 $

phi_d =- sigma * z /( epsilon * epsilon_0 )


$ \sigma = \displaystyle\frac{ Q }{ S }$

sigma = Q / S

ID:(15805, 0)



Densidade de carga superficial

Equação

>Top, >Modelo


A densidade superficial de carga é calculada dividindo a carga total pela área da superfície. Portanto, a relação entre la densidade de carga por área ($\sigma$) e la charge ($Q$) com la zona do condutor ($S$) é estabelecida como:

$ \sigma = \displaystyle\frac{ Q }{ S }$

$Q$
Charge
$C$
5459
$\sigma$
Densidade de carga por área
$C/m^2$
8536
$S$
Zona do condutor
$m^2$
8540

ID:(11460, 0)



Duas placas infinitas com cargas opostas

Equação

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O campo elétrico, duas placas infinitas ($E_d$) é com la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$), la constante dielétrica ($\epsilon$) e la densidade de carga por área ($\sigma$) é igual a:

$ E_d =\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }$

$E_d$
Campo elétrico, duas placas infinitas
$V/m$
8534
$\epsilon_0$
Constante de campo elétrico
8.854187e-12
$C^2/m^2N$
5462
$\epsilon$
Constante dielétrica
$-$
5463
$\sigma$
Densidade de carga por área
$C/m^2$
8536

No caso de uma superfície gaussiana plana, o campo elétrico ($\vec{E}$) é constante na direção de o versor normal para seção ($\hat{n}$). Portanto, utilizando as variáveis la charge ($Q$), la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$) e la constante dielétrica ($\epsilon$), pode-se calcular integrando sobre la superfície na qual o campo elétrico é constante ($dS$):

$\displaystyle\int_S\vec{E}\cdot\hat{n}\,dS=\displaystyle\frac{Q}{\epsilon_0\epsilon}$



Além disso, la densidade de carga por área ($\sigma$) é calculado utilizando la superfície ($S$) e la charge ($Q$) de acordo com a seguinte equação:

$ \sigma = \displaystyle\frac{ Q }{ S }$



Portanto, conclui-se que o campo elétrico, duas placas infinitas ($E_d$) é:

$ E_d =\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }$

ID:(11449, 0)



Cálculo de potencial elétrico, placas duplas (1)

Equação

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O potencial elétrico, duas placas infinitas ($\varphi_d$) é com la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$), la constante dielétrica ($\epsilon$), la densidade de carga por área ($\sigma$) e la posição no eixo z ($z$) é igual a:

$ \varphi_1 = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z_1 $

$ \varphi_d = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z $

$\epsilon_0$
Constante de campo elétrico
8.854187e-12
$C^2/m^2N$
5462
$\epsilon$
Constante dielétrica
$-$
5463
$\sigma$
Densidade de carga por área
$C/m^2$
8536
$z$
$z_1$
Posição em 1
$m$
10395
$\varphi_d$
$\varphi_1$
Potencial elétrico 1
$V$
10392

O potencial elétrico, duas placas infinitas ($\varphi_d$) em relação a o campo elétrico, duas placas infinitas ($E_d$) e la posição no eixo z ($z$) é expresso como:

$ \varphi_d = -\displaystyle\int_0^z du\,E_d$



De maneira semelhante, o campo elétrico, duas placas infinitas ($E_d$) em relação a la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$), la constante dielétrica ($\epsilon$) e la densidade de carga por área ($\sigma$) é definido como:

$ E_d =\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }$



Integrando a partir da origem, obtemos:

$\varphi_d = -\displaystyle\int_0^z du \displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }= -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z$



Portanto, o potencial elétrico, duas placas infinitas ($\varphi_d$) é dado por:

$ \varphi_d = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z $

ID:(11587, 1)



Cálculo de potencial elétrico, placas duplas (2)

Equação

>Top, >Modelo


O potencial elétrico, duas placas infinitas ($\varphi_d$) é com la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$), la constante dielétrica ($\epsilon$), la densidade de carga por área ($\sigma$) e la posição no eixo z ($z$) é igual a:

$ \varphi_2 = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z_2 $

$ \varphi_d = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z $

$\epsilon_0$
Constante de campo elétrico
8.854187e-12
$C^2/m^2N$
5462
$\epsilon$
Constante dielétrica
$-$
5463
$\sigma$
Densidade de carga por área
$C/m^2$
8536
$z$
$z_2$
Posição em 2
$m$
10396
$\varphi_d$
$\varphi_2$
Potencial elétrico 2
$V$
10393

O potencial elétrico, duas placas infinitas ($\varphi_d$) em relação a o campo elétrico, duas placas infinitas ($E_d$) e la posição no eixo z ($z$) é expresso como:

$ \varphi_d = -\displaystyle\int_0^z du\,E_d$



De maneira semelhante, o campo elétrico, duas placas infinitas ($E_d$) em relação a la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$), la constante dielétrica ($\epsilon$) e la densidade de carga por área ($\sigma$) é definido como:

$ E_d =\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }$



Integrando a partir da origem, obtemos:

$\varphi_d = -\displaystyle\int_0^z du \displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }= -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z$



Portanto, o potencial elétrico, duas placas infinitas ($\varphi_d$) é dado por:

$ \varphi_d = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z $

ID:(11587, 2)



Energia de uma partícula

Equação

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Os potenciais elétricos, que representam a energia potencial por unidade de carga, influenciam como a velocidade de uma partícula varia. Consequentemente, devido à conservação de energia entre dois pontos, segue-se que na presença das variáveis la carga ($q$), la massa molar ($m$), la velocidade 1 ($v_1$), la velocidade 2 ($v_2$), o potencial elétrico 1 ($\varphi_1$) e o potencial elétrico 2 ($\varphi_2$), a seguinte relação deve ser satisfeita:

$ \displaystyle\frac{1}{2} m v_1 ^2 + q \varphi_1 = \displaystyle\frac{1}{2} m v_2 ^2 + q \varphi_2 $

$q$
Carga de teste
$C$
8746
$m$
Massa molar
$kg$
5516
$\varphi_1$
Potencial elétrico 1
$V$
10392
$\varphi_2$
Potencial elétrico 2
$V$
10393
$v_1$
Velocidade 1
$m/s$
8562
$v_2$
Velocidade 2
$m/s$
8563

ID:(11596, 0)