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Capacitores Agora, vamos calcular a capacitância equivalente do segundo e do terceiro capacitores (trecho CB). Como eles estão em paralelo, temos: C23 = C2 + C3 = 20 + 10 = 30 nF Como o primeiro capacitor e o capacitor equivalente do trecho CB estão em série, a capacitância equivalente da associação é dada por: = + = + =C C C C C 60 . 30 60 30 20 nF eq 1 23 1 23 A carga elétrica armazenada no capacitor equivalente é: q = CeqVAB = 20 . 10–9.3,0 = 60 . 10–9 C = 60 nC Esse é também o valor da carga nos capacitores de capacitâncias C1 e C23, pois eles estão em série. Assim: q1 = q23 = 60 nC As tensões nesses dois capacitores são: = = = − − V q C 60 .10 30 .10 2,0 V CB 23 23 9 9 e = = = − − V q C 60 .10 60 .10 1,0 V AC 1 1 9 9 Note que a soma dessas tensões é a tensão total, e que o capacitor de menor capacitância recebe a maior parcela da tensão. O segundo e o terceiro capacitores estão ligados em paralelo, e suas tensões são iguais a VCB. Suas cargas são: q2 = C2VCB = 20 . 10–9.2,0 = 40 nC q3 = C3VCB = 10 . 10–9.2,0 = 20 nC Note que a soma dessas cargas é igual à carga q23 (carga total do trecho CB). Note também que a carga q2 é o dobro da carga q3, porque a capacitância C2 é o dobro de C3. Por fim, as energias armazenadas nos capacitores são: = = =E q V 2 60 . 1,0 2 30 nJ 1 1 1 = = =E q V 2 40 . 2,0 2 40 nJ 2 2 2 = = =E q V 2 20 . 2,0 2 20 nJ 3 3 3 MARCA-PASSO Neste módulo, estudamos os capacitores. Vimos que eles são usados para armazenar energia elétrica. Estudamos as características dos capacitores e algumas formas de associá-los em um circuito elétrico. Nesta leitura, abordaremos uma das aplicações dos capacitores. Esse dispositivo encontra-se presente em seu dia a dia muito mais do que você possa imaginar. Algumas pessoas apresentam disritmia cardíaca, isto é, seus batimentos cardíacos não ocorrem em um compasso capaz de garantir uma boa irrigação sanguínea às várias partes do corpo. Além do uso de medicamentos, uma forma de corrigir o problema consiste em gerar periodicamente uma pequena descarga elétrica no coração. Esse microchoque atua como um estímulo regulador dos batimentos cardíacos. O aparelho usado para isso é chamado de marca-passo. A figura a seguir mostra o circuito elétrico do marca-passo cardíaco. Esse aparelho médico consiste basicamente de uma pilha elétrica, de um capacitor e de uma chave seletora. A chave está ora na posição 1, ora na posição 2. Em 1, o capacitor é carregado, em 2, ele é descarregado. É justamente nessa etapa que o capacitor envia o estímulo elétrico ao coração. Um capacitor de 2,0 pF, alimentado por uma pilha de 1,0 V, armazena uma energia de 1 pJ. Essa ínfima quantidade de energia, liberada periodicamente, permite que o coração trabalhe mais harmoniosamente. A rq ui vo B er no ul li + – –Q +Q 1 2 A energia total armazenada na associação de capacitores é igual à soma das energias armazenadas em cada um dos capacitores (90 nJ). Esse valor também poderia ser calculado utilizando o conceito de capacitor equivalente: = = =E qV 2 60 . 3,0 2 90 nJAB FÍ SI C A 87Bernoulli Sistema de Ensino EXERCÍCIOS DE APRENDIZAGEM 01. (UEPG-PR) A energia elétrica pode ser armazenada em um dispositivo comum chamado de capacitor, muito encontrado em circuitos eletrônicos. Sobre capacitores, assinale o que for correto. 01. Quando a distância entre as armaduras de um capacitor plano aumenta, o campo elétrico entre as placas do capacitor também aumenta. 02. Aumentando, excessivamente, a carga de um capacitor, aumenta-se, também, o campo elétrico entre as armaduras, e o dielétrico pode perder a sua propriedade isolante. 04. Quando a distância entre as armaduras de um capacitor plano é aumentada, a energia elétrica potencial armazenada no capacitor também é aumentada. 08. Capacitores ligados em série ficam todos submetidos ao mesmo potencial. 16. Capacitância C de um capacitor é a razão entre a carga elétrica de uma das armaduras e a diferença de potencial entre elas. Soma ( ) 02. (IME-RJ) Um capacitor de placas paralelas, entre as quais existe vácuo, está ligado a uma fonte de tensão. Ao se introduzir um dielétrico entre as placas, A) a carga armazenada nas placas aumenta. B) o campo elétrico na região entre as placas aumenta. C) a diferença de potencial entre as placas aumenta. D) a capacitância diminui. E) a energia armazenada no capacitor diminui. 03. (Mackenzie-SP) A capacitância de um capacitor aumenta quando um dielétrico é inserido preenchendo todo o espaço entre suas armaduras. Tal fato ocorre porque A) cargas extras são armazenadas no dielétrico. B) átomos do dielétrico absorvem elétrons da placa negativa para completar suas camadas eletrônicas externas. C) as cargas agora podem passar da placa positiva à negativa do capacitor. D) a polarização do dielétrico reduz a intensidade do campo elétrico no interior do capacitor. E) o dielétrico aumenta a intensidade do campo elétrico. 04. (Unimontes–MG) Um capacitor, cuja capacitância é 20 µF (1µ = 1 . 10−6), é carregado através da aplicação de uma d.d.p de 100 V entre suas placas. A energia armazenada no capacitor é A) 5 . 10−1 J. B) 3 . 10−2 J. C) 1 . 10−2 J. D) 1 . 10−1 J. 05. (UFC-CE) A figura a seguir representa o processo de descarga de um capacitor em função do tempo. No tempo t = 0, a diferença de potencial entre as placas do capacitor era V0 = 12 volts. Q0 Carga Tempo0 t1 No instante de tempo t1, assinalado no gráfico, a diferença de potencial entre as placas do capacitor é A) 1,5 V. B) 3,0 V. C) 4,5 V. D) 6,0 V. E) 7,5 V. 06. (UECE) Observe a figura a seguir. I II Considere os circuitos anteriores, com capacitores iguais e de capacitância C, e baterias idênticas que fornecem uma tensão V cada uma. Sobre as cargas QI e QII acumuladas nos capacitores dos circuitos I e II, respectivamente, é correto afirmar-se que A) QI = QII (≠ 0). B) QI = 2QII. C) QI = QII/2. D) QI = QII = 0. 07. (Unifor-CE–2016) O flash de uma máquina fotográfica é um dos principais aliados de qualquer fotógrafo. Ele consiste em uma fonte de luz pontual ou, mais concretamente, um dispositivo auxiliar que emite, pontualmente, uma quantidade de luz sobre uma cena de modo a melhor a iluminar. Frente C Módulo 11 88 Coleção 6V https://youtu.be/pgSMCqyxmQ8 https://youtu.be/NHVoNIDxonE https://youtu.be/ljmr5EuvB9k https://youtu.be/ugAADU796r4 https://youtu.be/CxrA4azLugY