Prévia do material em texto
Resumo • Capacitor ou Condensador É o dispositivo cuja função é armazenar cargas elétricas. É formado por dois condutores chamados de armaduras separadas por um material isolante (dielétrico). • Símbolo • Capacidade ou capacitância eletrostática de um capacitor C = Q U Unidade (SI): C/V = Farad Unidades usuais: mF = 10-3 F F = 10-6 F pF = 10-12 F • Tipos de capacitores o Capacitor de placas planas e paralelas A capacidade de um capacitor de placas planas e paralelas no vácuo é dada por: C = ε0. A d A intensidade do campo elétrico uniforme entre as placas do capacitor de placas planas e paralelas, cujo meio dielétrico é o vácuo é: E = σ A Em que é a densidade superficial de carga elétrica de uma das armaduras. o Capacitor esfér ico o Capacitor cilíndr ico • Associação de capacitores o Em série Todos os capacitores apresentam a mesma carga Q. U = U1 + U2 + U3 1 CS = 1 C1 + 1 C2 + 1 C3 o Em paralelo Todos os capacitores apresentam a mesma d.d.p. U Q = Q1 + Q2 + Q3 CP = C1 + C2 + C3 • Energia Potencial Armazenada em um Capacitor • Rigidez Dielétrica É o máximo valor do campo elétrico que um isolante suporta sem se ionizar. Quando a rigidez dielétrica é superada ocorre uma descarga elétrica. • Capacitores em Circuitos Elétricos Nos circuitos de corrente contínua, será analisado o comportamento dos capacitores somente após estarem carregados e em regime estacionário. Nestas condições, um ramo de um circuito com um capacitor carregado comporta-se como um circuito aberto. Exercícios de Aplicação 1) (UFES) Um capacitor ideal de placas planas paralelas é carregado mediante a aplicação de uma d.d.p. entre suas placas. A distância entre as placas é então duplicada, mantendo-se a mesma d.d.p. entre elas. Nessa nova situação, a carga nas placas _________ e a energia eletrostática armazenada no capacitor __________. Preencher CORRETAMENTE as lacunas, na sequência em que aparecem na frase acima: a) dobra - reduz-se à metade b) não se altera - dobra c) reduz-se à metade - reduz-se à metade d) dobra - dobra e) reduz-se à metade - não se altera 2) (UECE) Admita que dois capacitores, um de 3 F e outro de 6 F, sejam conectados em série e carregados sob uma diferença de potencial de 120V. A diferença de potencial, em volts, através do capacitor de 3 F, é: a) 40 b) 50 c) 80 d) 180 3) (Mackenzie) A figura 1 ilustra um capacitor plano, cujas armaduras, idênticas, distam entre si de 2,0mm. Associamos três capacitores iguais a esse, conforme a ilustração da figura 2, e estabelecemos entre os pontos A e B uma d.d.p. de 240V. A intensidade do vetor campo elétrico num ponto entre as armaduras de um desses capacitores, equidistante delas e longe de suas bordas, é: Dado: ε0 = 8,8 10 -12 F a) zero b) 4,0 . 104 V/m c) 8,0 . 104 V/m d) 1,2 . 105 V/m e) impossível de ser determinada sem conhecermos a capacitância de cada capacitor. 4) (UFPE) Quando dois capacitores, de capacitância C1 e C2, são ligados a uma bateria, como mostrado na figura a seguir, adquirem cargas Q1 e Q2, respectivamente. Sabendo que C1 > C2 , assinale a alternativa correta. a) Q1 > Q2 d) Q1 < 2 Q2 b) Q2 = 2Q1 e) Q1 = Q2 c) Q2 > Q1 Exercícios Propostos 5) (Mackenzie) A energia armazenada pela associação de 3 capacitores de mesmo valor nominal, mostrada a seguir, é 0,1J. A capacitância de cada capacitor é: a) 10 F b) 15 F c) 20 F d) 25 F e) 30 F 6) (UFPE) O capacitor de 15 F do circuito está inicialmente descarregado. Depois que a chave Ch for fechada, determine a carga total que passará pela chave, em C. 7) (UNESP) São dados um capacitor de capacitância (ou capacidade) C, uma bateria de f.e.m. e dois resistores cujas resistências são, respectivamente, R1 e R2. Se esses elementos forem arranjados como na figura adiante, a carga armazenada no capacitor será nula. Justifique esta afirmação. 8) (Mackenzie) No circuito a seguir, estando o capacitor com plena carga, levamos a chave k da posição 1 para a 2. A quantidade de energia térmica liberada pelo resistor de 5 , após essa operação, é: a) 1 J b) 3 J c) 6 J d) 12 J e) 15 J Respostas Exercíc ios de Aplicação 1) C 2) C 3) B 4) A Exercíc ios Propostos 5) E 6) 18 C 7) A tensão no capacitor é nula. 8) C