Lista de Exercícios V (Capacitores e dielétricos) (1)

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Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul 
Unidade Universitária de Dourados 
Curso: Química Industrial 
Disciplina: Física Geral II 
Professora: Maryleide Ventura 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS #5 – Capacitância e Dielétricos 
 
1) Um capacitor com placas paralelas no ar possui capacitância igual a 245 pF e um módulo de carga 
de 0,148 C em cada placa. A distância entre as placas é igual a 0,328 mm. (a) Qual é a diferença de 
potencial entre as placas? (b) Qual é a área de cada placa? (c) Qual é o módulo do campo elétrico entre 
as placas? (d) Qual é a densidade superficial de carga em cada placa? 
Respostas: (a) 604 V ; (b) 9,08 x 10-3 m² ; (c) 1,84 x 106 V/m ; (d) 1,63 x 10-5 C/m² 
 
 
2) Os osciloscópios possuem placas metálicas paralelas em seu interior para desviar o feixe de elétrons. 
Essas placas são designadas placas defletoras. Geralmente possuem formato quadrado, com 3,0 cm de 
lado, e estão separadas por uma distância de 5,0 mm, com vácuo entre elas. Qual é a capacitância dessas 
placas defletoras e, portanto, do osciloscópio? (Nota: ocasionalmente, essa capacitância pode exercer 
um efeito sobre o circuito que está sendo estudado e deve ser levada em consideração nos cálculos.) 
Resposta: 1,59 x 10-12 F = 1,59pF 
 
 
3) Um capacitor de 5,00 pF, com placas paralelas e circulares, está preenchido com ar e será usado em 
um circuito que será submetido a tensões (ddp) de até 1,0 x 102 V. O campo elétrico entre as placas 
não deve ser maior que 1,00 x 104 N/C. Como engenheiro do projeto para a empresa Live-Wire 
Electronics, sua tarefa é (a) projetar o capacitor, determinando quais devem ser as suas dimensões 
físicas e a distância entre as placas; (b) determinar a carga máxima a ser suportada por essas placas. 
Respostas: (a) d = 1,00 x 10-2 m = 1,00 cm e A = 5,65 x 10-3 m²; (b) Q = 5,00 x 10-10 C = 500 pC 
 
 
4) Um capacitor é constituído de dois cilindros ocos, coaxiais, de ferro, um dentro do outro. O cilindro 
interno possui carga negativa e o externo, carga positiva; o módulo da carga sobre cada um é 10,0 pC. 
O cilindro interno possui raio de 0,50 mm, o externo, de 5,00 mm, e o comprimento de cada cilindro é 
de 18,0 cm. (a) Qual é a capacitância? (b) Qual é a diferença de potencial aplicado necessária para 
produzir essas cargas nos cilindros? 
Respostas: (a) C = 4,35 x 10-12 F ; (b) V = 2,30 V 
 
 
5) Um capacitor esférico é formado por dois condutores esféricos concêntricos separados pelo vácuo. 
A superfície esférica interna possui raio de 15,0 cm e a capacitância é igual a 116 pF. (a) Qual é o raio 
da superfície esférica externa? (b) Se a diferença de potencial entre as esferas for igual a 220 V, qual 
será o módulo de carga de cada esfera? 
Respostas: (a) rb = 0,175 m ; (b) Q = 2,55 x 10
-8 C 
 
 
6) Um capacitor de 10,0 F e um capacitor de 20,0 F estão conectados em paralelo aos terminais de 
uma bateria de 6,00 V. (a) Qual é a capacitância equivalente desta combinação? (b) Qual é a diferença 
de potencial em cada capacitor? (c) Determine a carga em cada capacitor. (d) Determine a energia 
armazenada em cada capacitor. 
Respostas: (a) Ceq = 30F ; (b) V = 6,00 V ; (c) Q10 = 60 C e Q20 = 120 C ; (d) U10 = 180 J e U20 
= 360 J 
 
7) Três capacitores têm capacitâncias de 2,00 F; 4,00 F e 8,00 F. Determine a capacitância 
equivalente se (a) os capacitores estão conectados em paralelo e (b) os capacitores estão conectados 
em série. 
Respostas: (a) Ceq = 14,0 F ; (b) Ceq = 1,14 F 
 
 
8) Você é um assistente de laboratório em um departamento de engenharia que tem problemas de 
orçamento. Seu supervisor deseja construir capacitores de placas paralelas baratos para usar em 
experimentos no laboratório de eletrônicos. O projeto utiliza polietileno que tem constante dielétrica 
de 2,30, entre duas folhas de alumínio. A área de cada lâmina de folha é 400 cm² e a espessura do 
polietileno é 0,300 mm. Determine a capacitância deste arranjo. 
Resposta: C = 2,72 nF 
 
 
9) Projete um capacitor de placas paralelas de 0,100 F que tem ar entre suas placas e que pode ser 
carregado com uma diferença de potencial máxima de 1000 V antes que ocorra a ruptura dielétrica. (a) 
Qual é a mínima separação possível entre as placas? (b) Qual é o valor mínimo que deve ter a área de 
cada placa do capacitor? Lembrando: Rigidez dielétrica do ar seco é aproximadamente igual a Emáx. = 
3 x 106 V/m. 
Respostas: (a) dmin = 0,333 mm ; (b) A = 3,76 m² 
 
 
10) Determine a capacitância equivalente, em termos de C0, de cada uma das combinações de 
capacitores mostrada nas Figuras abaixo. 
 
(a) 
 
(b) 
 
(c) 
 
 
Respostas: (a) Ceq = 2/3C0 ; (b) Ceq = C0 ; (c) Ceq = 3C0