Gabarito da Lista 5 cap25 Fis270

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FIS0270 – ELETRICIDADE e MAGNETISMO 
 
Profa. Valquíria Villas-Boas 
 
Lista de Exercícios 5 
referente ao capítulo 25 do livro Fundamentos de Física 3 
de Halliday, Resnick e Walker, LTC 8a. Edição. 
 
 
Questões “Pensando a Física”: 
 
1. A capacitância não depende da carga e da diferença de potencial. A capacitância só 
depende das dimensões geométricas do capacitor e do meio dielétrico que pode vir a ser 
inserido entre as placas do capacitor. 
 
2. (b) 
 
3. Os três capacitores de capacitância C devem ser combinados em paralelo com a bateria que 
fornece uma diferença de potencial ∆V. 
 
4. (a) C diminui 
(b) Q continua a mesma 
(c) E entre as placas continua o mesmo, pois a Q não mudou e portanto a densidade de cargas 
σ também não mudou (E entre as placas vale σ/εo). 
(d) ∆V entre as placas aumenta ( pois ∆V = E.d) 
(e) energia armazenada no capacitor aumenta (Por que? Vocês têm de saber explicar isto!!!!). 
 
5. (a) C diminui 
(b) Q diminui 
(c) E entre as placas dimimui 
(d) ∆V entre as placas fica inalterada 
(e) energia armazenada no capacitor diminui (Por que? Vocês tem de saber explicar isto!!!!). . 
 
 
Perguntas do Capítulo 25 (página 125): 5, 10 
 
5. (a) no; (b) yes; (c) all tie 
 
10. (a) increase; (b) increase; (c) decrease; (d) decrease; (e) same, increase, increase, 
increase 
Problemas (páginas 132 a 139): 
 
12. q1 = 1,00 × 10–4 C // q2 = 2,00 × 10–5 C 
 
23. C3 = 2,0 µF e C1 = 4,0 µF. 
 
24. C = 2,28 x 10–12 F 
 
37. (a) V=190 V (b) Utotal = 0.095 J. 
 
44. q1 = 8,00 × 10
–10C and q2 = 2,66 × 10
–10 C. 
 
50. C = 4,55 x 10–11 F 
 
56. (a) U = 4,9 x 10–3 J 
(b) Our result from part (a) is much less than the required 150 mJ, so such a spark should 
not have set off an explosion. 
 
 
 
 
Exercícios Extras: 
 
1. (a) Ceq= 2 µF (b) Qtotal= 12 µC, Q2= 4 µC, Q4= 8 µC, Q3= 12 µC; V2,4 = 2 V, V3 = 4 V 
(onde os índices 2, 3 e 4 correspondem aos capacitores de capacitância 2 µF, 3 µF e 4 µC 
respectivamente); (c) Utotal = 36 µJ, U2= 4 µJ, U4= 8 µJ, U3= 24 µJ 
(d) Ceq= (24/11) µF = 2,18 µF. Neste caso a carga total continua a ser Qtotal= 12 µC e então 
Vtotal = 5,5 volts; e V2,4 = 1,5 V, V3 = 4 V (e) Q2= 6 µC, Q4= 6 µC, Q3= 12 µC; (f) Utotal = 
33 µJ, U2= 4,5 µJ, U4= 4,5 µJ, U3= 24 µJ 
(g) A energia total na situação sem o dielétrico é maior do que na situação em que o dielétrico 
foi inserido o circuito. Isso se deve ao gasto de energia (=trabalho realizado) no processo de 
polarizar o dielétrico no capacitor de 2µF e na redistribuição das cargas nos capacitores 2 e 
4. 
 
2. (a) Ceq= 4 µF (b) Q= 24 µC (c) U = 144 µJ em cada capacitor 
(d) Ceq= 7 µF (e) ∆V = 6,86 V (f) Q1= 13,7 µC Q2= 34,3 µC 
(g) U1 = 47 µJ e U2 = 117,6 µJ 
Observação importante: A energia total na situação I é maior do que na situação II. Isso se 
deve ao gasto de energia (=trabalho realizado) no processo de polarizar o dielétrico no 
capacitor 2. 
 
3. (a) Ceq= (4/3) µF (b) Qtotal= 24 µC, Q1= Q2= 24 µC, V1 = 12 V, V2 = 6 V (onde os índices 1 e 2 
correspondem aos capacitores de capacitância 2 µF e 4 µC respectivamente). 
(b) Ceq= 6 µF (d) Qtotal= 48 µC, Q1= 16 µC, Q2= 32 µC, (c) V1 = V2 = 8 V, (e) U1 = 64 µJ e U2 = 
128 µJ. 
(f) Ceq= 8 µF, (g) V1 = V2 = 6 V, (h) Qtotal= 48 µC, Q1= 24 µC, Q2= 24 µC, (i) U1 = 72 µJ e U2 = 
72 µJ, 
(i) A energia total na situação II é maior do que na situação III. Isso se deve ao gasto de 
energia (=trabalho realizado) no processo de polarizar o dielétrico no capacitor 2 µF e na 
redistribuição das cargas nos capacitores.