Fisica c - energia no capacitor

Bom dia, Jonas.

No enunciado ele informa a Capacitância (C) do capacitor, C = 150 uF; Observe que ele também diz que as placas do capacitor são separadas por um isolante, informa a espessura do isolante e sua constante dielétrica.

O cálculo da Capacitância de um capacitor de placas paralelas pode ser feito utilizando esses dados (espessura do isolante, constante dielétrica do isolante) conforme a fórmula:

C = (ε_o x ε_r x A) / d
ε_o a constante dielétrica do vácuo;
ε_r a constante dielétrica do isolante;
A a área das placas;
d a distância entre as placas (no caso, a espessura do isolante).

Nesse caso, como ele já informou o valor da Capacitância no enunciado, estes dados são apenas distrativos. Mas observe que caso ele tivesse pedido o valor da área (A) das placas do capacitor, bastava jogar os valores na fórmula e isolar A.

a) A energia elétrica armazenada no capacitor pode ser calculada de duas formas:

U = Q²/2C ou U = CV²/2;

U a energia;
Q a carga;
C a capacitância;
V a ddp entre as placas.

Escolhendo a segunda fórmula, temos:
U = CV²/2 = 150uF . (2100V)² / 2 = 150.10^-6 . 4,41.10⁶ / 2 = 661,5 F.V², (1 F.V = 1 C) logo 1 F.V² = 1 F.V.V = 1 C.V = 1 Joule

U = 661,5 Joules.

b) Sabemos que C = Q/V logo Q = CV
Q = CV <=> Q = 150 uF . 2100 V = 315000.10^-6 = 3,15.10^-1 coulomb.

Estou à sua disposição, Jonas. Caso tenha dificuldades em física 3, contate-me em https://profes.com.br/delboni que ficarei feliz em ajudá-lo em aula.