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UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA CENTRO DE EDUCAÇÃO – CEDUC COORDENAÇÃO GERAL DA EDUCAÇÃO BÁSICA COLÉGIO DE APLICAÇÃO FÍSICA: PROF. MSC. RONALDO CUNHA APOSTILA 06 – CAPACITORES FÍSICA – 3º ANO Página 1 de 6 CAPACITORES OU CONDENSADORES 01 – CAPACIDADE ELÉTRICA (C): A medida da capacidade do condutor armazenar cargas elétricas é denominada capacidade eletrostática ou capacitância. V QC = C = Capacitância: F (farad) Q = Carga elétrica: C (coulomb) V = Potencial elétrico: V (volts) 02 – UNIDADE DE CAPACIDADE ELÉTRICA: No SI: )faradF( V C V QC →=== 03 – Submúltiplos De Unidade De Capacidade Elétrica: F10)picofarad(F1 F10)nanofarad(F1 F10)microfarad(F1 F10)milifarad(mF1 12 9 6 3 − − − − =ρ =η =µ = Ex1: Calcular a capacidade de um condutor que possui carga de 15 µC e potencial 400 V? = =µ= = − V400V C10.15C15Q ?C 6 F10.75,3C 10.0375,0 400 10.15 V QC 8 26 6 − −− − = === 04 – Capacidade Elétrica de um Condutor Esférico: A capacidade elétrica de um condutor esférico, isolado e em equilíbrio eletrostático, é diretamente proporcional ao seu raio. 0k RC = C = Capacitância (F) R = Raio do condutor (m) k0 = 9,0 .109 N.m²/C², k0 = Constante Eletrostática no vácuo Ex2: Calcular a capacidade de um condutor esférico de raio 27 cm, considere como meio o vácuo e k0 = 9,0 .109 N.m²/C²? = == = 229 0 C/m.N10.9K m27,0100/cm27R ?C F10.0,3C 10.03,0 10.9 27,0 K RC 11 29 9 0 − −− = === 05 – Contato entre Condutores Eletrizados: Em termologia, vimos que dois corpos com temperaturas diferentes, colocados em contato, trocam calor até atingir o equilíbrio térmico. Com os condutores elétricos acontece fenômeno semelhante. Conectados por um fio condutor de capacidade elétrica desprezível, dois condutores com capacidade C1 e C2, de carga elétrica Q1 e Q2 e potencial V1 e V2, trocam cargas entre si, até que se estabeleça o equilíbrio eletrostático. Atingindo esse equilíbrio, ambos ficam com o mesmo potencial (V) de equilíbrio. 21 2211 CC V.CV.CV + + = OU 21 21 CC QQV + + = Ex3: Dois condutores, de capacidades C1 = 3 µF e C2 = 2 µF, estão eletrizados com cargas Q1 = 9 µC e Q2 = 1 µC, respectivamente. Supondo-se que eles sejam ligados por um fio metálico, determinar: a) O potencial do equilíbrio; = =µ= =µ= =µ= =µ= − − − − ?V C10.1C1Q C10.9C9Q F10.2F2C F10.3F3C 6 2 6 1 6 2 6 1 V2 10.5 10.10V 10.210.3 10.110.9 CC QQV 6 6 66 66 21 21 == + + = + + = − − −− −− b) a nova carga de cada condutor. C4C10.42.10.2V.CQ C18C10.182.10.9V.CQ V.CQ 66 22 66 11 µ==== µ==== = −− −− 06 – Densidade Superficial de Cargas Elétricas: Um corpo em equilíbrio eletrostático, ou seja, quando todos possíveis responsáveis por sua eletrização acomodam-se em sua superfície, pode ser caracterizado por sua densidade superficial média de cargas σ , que por definição é o resultado do quociente da carga elétrica Q, pela área de sua superfície A. A Q =σ Obs1: Unidade adotada no SI: C/m². Obs2: Observe que para cargas negativas a densidade superficial média de cargas também é negativa, já que a área sempre é positiva. Obs3: Utiliza-se o termo médio já que dificilmente as cargas elétricas se distribuem uniformemente por toda a superfície de um corpo, de modo que é possível constatar que o módulo desta densidade é inversamente proporcional ao seu raio de curvatura, ou seja, em objetos pontiagudos eletrizados há maior concentração de carga em sua extremidade (ponta). Ex4: Calcular a densidade superficial de cargas em uma superfície metálica retangular de 20 cm por 10 cm, sabendo que temos 5.1014 elétrons extras na superfície. = −= == − C10,.1e elétrons10.5n m02,0m1,0.m2,0A 19 14 2 2 3 1914 m C10.4004,0 02,0 )10.6,1.(10.5 A e.n A Q − − −=−=σ − ===σ 07 – Densidade elétrica de uma esfera: Uma esfera sempre fica uniformemente eletrizada. Assim, a densidade elétrica, que é a mesma em qualquer ponto, é o quociente da carga total pela área total: 2R4 Q pi =σ Ex5: Calcular a densidade superficial de cargas em uma superfície metálica esférica de uma esfera de 15 cm de raio, sabendo que temos 8.1016 elétrons faltando na superfície. = = == − C10,.1e elétrons10.8n m15,0100/cm15R 19 16 2 2 1916 22 cm C53,4 15..4 10.6,1.10.8 R..4 e.n R..4 Q µ ≅σ pi =σ pi = pi =σ − UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA CENTRO DE EDUCAÇÃO – CEDUC COORDENAÇÃO GERAL DA EDUCAÇÃO BÁSICA COLÉGIO DE APLICAÇÃO FÍSICA: PROF. MSC. RONALDO CUNHA APOSTILA 06 – CAPACITORES FÍSICA – 3º ANO Página 2 de 6 08 – Energia Potencial Elétrica de um Condutor: Durante o processo de carga do capacitor, a carga elétrica vai pouco a pouco aumentando. Uma certa quantidade de energia encontra-se armazenada no capacitor carregado, sob forma de energia potencial elétrica que, durante a descarga, poderá se converter em outra forma de energia, principalmente térmica e energia sob a forma de ondas eletromagnéticas. 2 V.QEP = V QC = 2 V.CE 2 P = C2 QE 2 P = EP: Energia Potencial Elétrica (J – joule). Q: Carga Elétrica (C – coulomb). V: Potencial Elétrico (V – volts) C: Capacidade Elétrica (F: farad) Ex6: Calcular a energia potencial elétrica de um condutor com carga 5 µC e potencial 100 V? = =µ= = − V100V C10.5C5Q ?E 6 P J10.5,2E 10.250 2 100.10.5 2 V.QE 4 P 6 6 P − − − = === Ex7: Calcular a energia potencial elétrica de um condutor com capacidade elétrica 2 ηF e carga 500µC? =η= =µ= = − − F10.2F2C C10.500C500Q ?E 6 6 P J62510.25,6E 10.4 10.25 10.2.2 )10.5( C2 QE 2 P 6 8 6 242 P == === − − − − Ex8: Calcular a energia potencial elétrica de um condutor com capacitância 10 µF e potencial 50 V? = =µ= = − V50V F10.10F10F ?E 6 P J10.5,7E 10.500.710.2500.5E 2 )50.(10.10 2 V.CE 3 P 366 P 262 P − +−− − = == == 09 – CAPACITORES OU CONDENSADORES: São elementos elétricos capazes de armazenar carga elétrica e, conseqüentemente, energia potencial elétrica. Um capacitor é formado basicamente por dois condutores situados a uma pequena distância um do outro: um carregado com carga elétrica positiva e outro carregado com carga elétrica negativa. Existem capacitores esféricos, cilíndricos e planos. O capacitor tem inúmeras aplicações na eletrônica, podendo servir para armazenar energia elétrica, carregando-se e descarregando-se muitas vezes por segundo. Na eletrônica, para pequenas variações da diferença de potencial, o capacitor pode fornecer ou absorver cargas elétricas, pode ainda gerar campos elétricos de diferentes intensidades ou muito intensos em pequenos volumes. As figuras abaixo mostram tipos de capacitores reais encontrados facilmente em lojas especializadas. 10 – Representação de um Capacitor: U QC = C =capacitância (F – farad) Q = carga elétrica do capacitor (C - coulomb) U = tensão do capacitor (V – volts). Obs1: As cargas elétricas armazenadas nas armaduras têm o mesmo valor absoluto Q e sinais contrários, qualquer que seja o capacitor. Obs2: A carga elétrica (Q) de um capacitor é o valor absoluto Q da carga elétrica armazenada em uma das armaduras. Obs3: A tensão U do capacitor é a DDP entre suas armadura A e B Ex9: Calcular a capacitância de um capacitor que possui carga de 6 µC e potencial 200 V? = =µ= = − V200V C10.6C6Q ?C 6 F10.3C 10.0,3 200 10.6 V QC 6 6 6 − − − = === 11 – CAPACITOR PLANO: O capacitor plano é formado de duas armaduras, iguais, cada uma de área A, colocadas paralelamente a uma distância d. Entre as armaduras do capacitor plano existe um dielétrico (isolante). No capacitor plano a área das placas (A) é diretamente proporcional à capacitância (C) enquanto que a distância entre as placas (d) é inversamente proporcional à capacitância. d AC 0ε= m/F10.8,8 120 −=ε Permissividade absoluta do vácuo. A = área das Placas (m²) d = distância entre as placas (m – metro) Obs1: O Campo Elétrico entre as armaduras do capacitor plano é uniforme e tem intensidade d UE = , logo 0 E ε σ = , onde A Q =σ é a Densidade Elétrica Superficial. UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA CENTRO DE EDUCAÇÃO – CEDUC COORDENAÇÃO GERAL DA EDUCAÇÃO BÁSICA COLÉGIO DE APLICAÇÃO FÍSICA: PROF. MSC. RONALDO CUNHA APOSTILA 06 – CAPACITORES FÍSICA – 3º ANO Página 3 de 6 Obs2: A relação entre a permissividade absoluta do vácuo 0ε e a constante Eletrostática no vácuo (k0) é dado por 0 0 4 1k piε = Obs3: Durante o processo de carga do capacitor, a carga elétrica vai pouco a pouco aumentando. Uma certa quantidade de energia encontra-se armazenada no capacitor carregado, sob forma de Energia Potencial Elétrica que, durante a descarga, poderá se converter em outra forma de energia, principalmente térmica e energia sob a forma de ondas eletromagnéticas. A Energia Potencial no Capacitor Plano é dada por: 2 U.QEP = U QC = 2 U.CE 2 P = C2 QE 2 P = EP: Energia Potencial Elétrica (J – joule). Q: Carga Elétrica (C – coulomb). U: Diferença de Potencial Elétrico (DDP) (V – volts) C: Capacidade Elétrica (F: farad) Ex10: Um capacitor plano é formado por duas placas paralelas com área de 0,04 m², separadas por uma distância de 0,2 cm. O dielétrico é o vácuo, e a DDP entre as armaduras é 2000 V. Determinar: a) A capacidade elétrica do capacitor: =ε == = = − m/F10.8,8 m002,0cm100/2,0d m04,0A ?C 12 0 2 F10.76,1C 10.6,17C 002,0 04,0.10.8,8 d AC 10 111 12 0 − +− − = = =ε= b) A carga elétrica do capacitor: = = = − V000.2U F10.76,1C ?Q 10 C10.52,3Q 10.35202000.10.76,1Q 000.2 Q10.76,1 U QC 7 31010 10 − +−− − = == =⇒= c) A Energia Potencial Elétrica do Capacitor: = = = − V000.2U C10.52,3Q ?E 7 P J10.52,3E 10.3520E 2 2000.10.52,3 2 U.QE 4 P 37 P 7 P − +− − = = == 11 – ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES: 11.1 – ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES EM SÉRIE: Dois ou mais capacitores estarão associados em série quando entre eles não houver nó, ficando, dessa forma, a armadura negativa de um ligada diretamente à armadura positiva do outro. Características do Capacitor Equivalente (CS): a) Carga Elétrica: é igual as dos demais capacitores: 321 QQQQ === b) Tensão Elétrica ou DDP: é a soma das DDP de cada Capacitor. 321 UUUU ++= c) Capacidade Elétrica: O inverso da Capacidade equivalente é igual a soma dos inverso das capacidades de cada capacitor. 321S C 1 C 1 C 1 C 1 ++= Obs1: Para dois capacitores diferentes: 21 21 S CC C.CC + = Obs2: Para vários (n) capacitores: n = números de capacitores diferentes. n CC 1S = d) Energia Potencial Elétrica Armazenada: = = =⇒= 2 U.CE 2 U.QE U.CQ U QC 2 P P EP: Energia Potencial Elétrica (J – joule). Q: Carga Elétrica (C – coulomb). U: Tensão Elétrica, Voltagem ou Diferença de Potencial Elétrico (DDP) (V – volts) C: Capacidade Elétrica (F: farad) EP: Energia Potencial (J: joule) Ex11: Quatro capacitores em série têm a mesma capacidade de 24 µF. Determine a capacidade do capacitor equivalente. = = µ= ?C 4n F24C S F6C 4 24 n CC S 1 S µ= == Ex12: Três capacitores em série tem capacidades de 12 µF, 20 µF e 30 µF. Determine o capacitor equivalente. = µ= µ= µ= ?C F30C F20C F12C S 3 2 1 F6C 60 10 60 235 C 1 30 1 20 1 12 1 C 1 C 1 C 1 C 1 S S 321S µ=⇒=++= ++=++= Ex13: Dois capacitores, um de 3 µF e outro de 6 µF são associados em séries e lhes é aplicada nos terminais uma tensão de 10 V. Determinar: a) A capacidade equivalente. = µ= µ= ?C F6C F3C S 2 1 F10.2C F2 9 18 63 6.3 CC C.CC 6 S 21 21 S − = µ== + = + = b) A carga do capacitor equivalente. = = µ= ?Q V10U F2CS C20Q 10.2Q 10 Q2 U QC µ=⇒ =⇒=⇒= UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA CENTRO DE EDUCAÇÃO – CEDUC COORDENAÇÃO GERAL DA EDUCAÇÃO BÁSICA COLÉGIO DE APLICAÇÃO FÍSICA: PROF. MSC. RONALDO CUNHA APOSTILA 06 – CAPACITORES FÍSICA – 3º ANO Página 4 de 6 c) A carga de cada capacitor. C20QQQ 21 µ=== d) A DDP a que cada capacitor está submetido. = = µ== µ= µ= ?U ?U C20QQ F6C F3C 2 1 21 2 1 V33,3 3 20 C QU V67,6 3 20 C QU C QU U QC 2 2 2 1 1 1 === === =⇒= e) A energia potencial armazenada na associação. = = µ= ?E V10U C20Q P J10.1E 10.100 2 10.10.20 2 U.QE 4 P 26 6 P − +− − = === 11.2 – ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES EM PARALELO: Dois ou mais capacitores estão associados em paralelo quando seus terminais estão ligados aos mesmos nós e, conseqüentemente, sujeitos à mesma diferença de potencial U. Na figura abaixo, os capacitores estão com seus terminais ligados aos mesmos nós A e B. Características do Capacitor Equivalente (CS): a) Carga Elétrica: é a soma das cargas de cada Capacitor. 321 QQQQ ++= b) Tensão Elétrica ou DDP: é igual as dos demais capacitores. 321 UUUU === c) Capacidade Elétrica: é a soma das Capacidades de cada Capacitor. 321P CCCC ++= Obs1: Para vários (n) capacitores: n = números de capacitores diferentes. 1P C.nC = d) Energia Potencial Elétrica Armazenada: = = =⇒= 2 U.CE 2 U.QE U.CQ U QC 2 P P EP: Energia Potencial Elétrica (J – joule). Q: Carga Elétrica (C – coulomb). U: Tensão Elétrica, Voltagem ou Diferença de Potencial Elétrico (DDP) (V – volts) C: Capacidade Elétrica (F: farad) EP: Energia Potencial (J: joule) Ex14: Quatro capacitores em série têm a mesma capacidade de 5 µF. Determine a capacidade do capacitor equivalente.F205.4CP µ== Ex15: Dois capacitores, um de 2 µF e outro de 4 µF são associados em paralelo e lhes é aplicada nos terminais uma tensão de 12 V. Determinar: a) A capacidade equivalente. = µ= µ= ?C F4C F2C P 2 1 F10.6C F642CCC 6 P 21P − = µ=+=+= b) A DDP a que cada capacitor está submetido. V12UUU 21 === c) A carga de cada capacitor. = = == µ= µ= ?Q ?Q V12UU F4C F2C 2 1 21 2 1 C4812.4U.CQ C2412.2U.CQ U.CQ U QC 222 111 µ=== µ=== =⇒= d) A carga do capacitor equivalente. = = µ= ?Q V12U F6CP c724824QQQ C7212.6Q 12 Q6 U QC 21 P µ=+=+= µ==⇒=⇒= e) A energia potencial armazenada na associação. = = µ= ?E V12U C72Q P J10.32,4E 10.432 2 12.10.72 2 U.QE 4 P 26 6 P − +− − = === 11.3 – ASSOCIAÇÃO MISTA DE CAPACITORES: É aquela na qual encontramos, ao mesmo tempo, capacitores associados em série e em paralelo, com na figura abaixo. A determinação do capacitor equivalente final é feita mediante o cálculo dos capacitores equivalentes de cada uma das associações, a respeito dos quais se tem certeza de estarem em série ou paralelo. Importante: Qualquer que seja o tipo de associação, série, paralelo ou mista, a energia elétrica armazenada na associação é igual à soma das energias elétricas de cada capacitor individualmente e que é igual à energia elétrica no gerador equivalente. 3P2P1PP EEEE ++= Ex16: Na associação de capacitores da figura abaixo, determinar: UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA CENTRO DE EDUCAÇÃO – CEDUC COORDENAÇÃO GERAL DA EDUCAÇÃO BÁSICA COLÉGIO DE APLICAÇÃO FÍSICA: PROF. MSC. RONALDO CUNHA APOSTILA 06 – CAPACITORES FÍSICA – 3º ANO Página 5 de 6 a) o capacitor equivalente: Em série temos: F2 9 18 63 6.3 CC C.CC 21 21 2,1 µ==+ = + = Em paralelo temos: F1082CCC 32,1P µ=+=+= b) A carga de cada capacitor: C16020.8U.CQ C40QQQ C4020.2U.CQ 33 212,1 2,12,1 µ=== µ=== µ=== c) A energia potencial elétrica armazenada na associação: = = µ= ?E V20U C200Q P J10.0,2E 10.2000 2 20.10.200 2 U.QE 3 P 36 6 P − +− − = === EXERCÍCIOS 01 – Calcular a capacidade de um condutor que possui carga de 6 ρC e potencial 150 V? 02 – Qual é a carga de um condutor de capacidade 20 ρF e potencial 4000 V? 03 – Qual deve ser o raio de uma esfera condutora para que no vácuo tenha capacitância igual a 2,8 ρF? 04 – Um capacitor de capacitância 4,0 ρF está carregado com uma carga de 2,4 ηC. Calcule o seu potencial? 05 – Um condutor isolado, em equilíbrio eletrostático, encontra-se no vácuo e possui uma carga Q = 2 µC e um potencial elétrico V = 10³ V. se receber mais 1 µC de carga, qual será o seu novo potencial? 06 – Uma esfera condutora tem, no vácuo, capacidade elétrica igual a 0,2 µF. sendo a constante eletrostática no vácuo, K0 = 9.109 N.m²/C², determine o raio da esfera. 07 – Um condutor isolado, em equilíbrio eletrostático, possui uma quantidade de carga Q = 6 µC e um potencial V = 2.10³ V. Determinar sua energia potencial elétrica. 08 – Um condutor isolado, em equilíbrio eletrostático, possui uma quantidade de carga de 4,0 µC e uma energia potencial elétrica de 4.10-10J. Determinar a capacidade elétrica do condutor. 09 – É dado um capacitor de capacidade 100 µF e potencial 200 V. calcule sua energia elétrica armazenada. 10 – Calcule a energia de um capacitor de capacidade 20 ηF e Carga 400 µC. 11 – São dados três condutores isolados e em equilíbrio, com quantidades de carga Q1 = 4 µC, Q2 = 6 µC e Q3 = 8 µC e potenciais V1 = 1.103 V, V2 = 4.103 V, V3 = 2.103 V, respectivamente. Os três condutores são ligados por fios condutores de capacidades desprezíveis, até que atinja o equilíbrio elétrico entre eles, Determinar: a) As capacidades de cada condutor. b) O potencial de equilíbrio. c) As novas cargas. 12 – Duas esferas condutoras, de raios R1 = 18 cm e R2 = 27 cm, estão eletrizadas, no vácuo, e seus potenciais são respectivamente V1 = 1000 V e V2 = 2000 V. As esferas são colocadas em contato e depois afastadas uma da outra. Determine: a) O novo potencial de cada esfera b) As novas cargas de cada esfera. 13 – Um capacitor de capacidade 2.10-5 F é ligado a uma ddp de 2200 V. Calcule sua carga elétrica. 14 – Um capacitor de capacidade 3.10-5 F é ligado a uma ddp de 6000 V. Calcule sua carga elétrica. 15 – Um capacitor plano, a vácuo, possui armaduras com áreas de 0,4 m², separadas por uma distância de 2 cm. A ddp entre as armaduras é 1200 V. Determine: a) Sua capacidade b) A carga do capacitor; c) A energia potencial do capacitor. 16 – Quatro capacitores em série têm a mesma capacidade de 24 µF. Determine a capacidade do capacitor equivalente. 17 – Três capacitores em série tem capacidades de 12 µF, 20 µF e 30 µF. Determine o capacitor equivalente. 18 – Dois capacitores, um de 3 µF e outro de 6 µF são associados em séries e lhes é aplicada nos terminais uma tensão de 10 V. Determinar: a) A capacidade equivalente. b) A carga do capacitor equivalente. c) A carga de cada capacitor. d) A ddp à que cada capacitor está submetido. e) A energia armazenada na associação. 19 – Dois capacitores, um de 20 µF e outro de 30 µF são associados em séries, se fornecermos a associação uma carga de 24 µC. Determinar: a) A capacidade equivalente. b) A carga de cada capacitor. c) A ddp à que cada capacitor está submetido. d) A ddp da associação. e) A energia armazenada na associação. 20 – Dois capacitores, um de 10 µF e outro de 15 µF são associados em séries, se fornecermos a associação uma carga de 30 µC. Determinar: a) A capacidade equivalente. b) A carga de cada capacitor. c) A ddp à que cada capacitor está submetido. d) A ddp da associação. e) A energia armazenada na associação. 21 – Dois capacitores, um de 6 µF e outro de 12 µF são associados em séries e lhes é aplicada nos terminais uma tensão de 40 V. Determinar: a) A capacidade equivalente. b) A carga do capacitor equivalente. c) A carga de cada capacitor. d) A ddp à que cada capacitor está submetido. e) A energia armazenada na associação. 22 – Quatro capacitores em Paralelo têm a mesma capacidade de 5 µF. Determine a capacidade do capacitor equivalente. 23 – Três capacitores em paralelo tem capacidades de 15 µF, 25 µF e 40 µF. Determine o capacitor equivalente. 24 – Dois capacitores, um de 2 µF e outro de 3 µF são associados em paralelo, se fornecermos a associação uma carga de 20 µC. Determinar: a) A capacidade equivalente. b) A ddp do capacitor equivalente. c) A ddp à que cada capacitor está submetido. d) A carga de cada capacitor. e) A energia armazenada na associação. 25 – Dois capacitores, um de 4 µF e outro de 6 µF são associados em paralelo, se fornecermos a associação uma carga de 30 µC. Determinar: a) A capacidade equivalente. b) A ddp do capacitor equivalente. c) A ddp à que cada capacitor está submetido. d) A carga de cada capacitor. e) A energia armazenada na associação. UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA CENTRO DE EDUCAÇÃO – CEDUC COORDENAÇÃO GERAL DA EDUCAÇÃO BÁSICA COLÉGIO DE APLICAÇÃO FÍSICA: PROF. MSC. RONALDO CUNHA APOSTILA 06 – CAPACITORES FÍSICA – 3º ANO Página 6 de 6 26 – Dois capacitores, um de 5 µF e outro de 7 µF são associados em paralelo e lhes é aplicada nos terminaisuma tensão de 60 V. Determinar: a) A capacidade equivalente. b) A ddp à que cada capacitor está submetido. c) A carga de cada capacitor. d) A carga do capacitor equivalente. e) A energia armazenada na associação. 27 – Dois capacitores, um de 3 µF e outro de 8 µF são associados em paralelo e lhes é aplicada nos terminais uma tensão de 50 V. Determinar: a) A capacidade equivalente. b) A ddp à que cada capacitor está submetido. c) A carga de cada capacitor. d) A carga do capacitor equivalente. e) A energia armazenada na associação. 28 – Determine a capacidade equivalente da associação abaixo. 8 µF 12 µF 30 µF 3 µF A B 9 µF 29 – Carrega-se um capacitor de capacidade eletrostática 5 µF com carga elétrica de 20 µC. Calcule a energia potencial elétrica armazenada no capacitor. 30 – Um capacitor armazena 8.10–6 J de energia elétrica quando submetido à ddp U. Dobrando-se a ddp nos seus terminais, a energia armazenada passa a ser: 31 – Uma esfera de raio 5 cm é carregada com a carga elétrica de 200 µC. Calcular a densidade elétrica superficial. 32 – A densidade elétrica superficial de uma esfera é 10 C/m2. Sendo o raio igual a 2 cm, qual a carga elétrica da esfera? 33 – O número que mede a densidade elétrica de certa esfera é igual ao número que mede a carga elétrica dessa esfera, quando se usam unidades SI. Qual o raio dessa esfera? 34 – Uma esfera tem raio de 2 cm e outra tem raio de 3 cm. Colocadas no vácuo com os centros à distância de 5 cm repelem- se com a força de 2 d. A relação da densidade elétrica da primeira para a densidade elétrica da segunda é 9/2. Calcular as cargas elétricas das esferas. 35 – A relação entre as cargas elétricas de duas esferas é 2/3. A relação entre os raios dessas esferas é 5/8. Qual a relação entre as densidades elétricas? Questões dos Últimos Vestibulares 01 – (FAA 2008.2) O capacitor equivalente na associação abaixo é: a) 6 µF. b) 8 µF. c) 12 µF. d) 20 µF. e) 62 µF. 8 µF 12 µF 5 µF 30 µF A B 7 µF 02 – (FAA – 2011.1) Existem dispositivos elétricos largamente usados em circuitos eletrônicos, onde em geral eles têm a função de acumular energia e usá-la em um momento adequado, como por exemplo, para ligar o flash de uma câmara fotográfica ou mesmo em circuitos de rádios como filtros de corrente retificada. Esses dispositivos elétricos são conhecidos como: a) Resistores; b) Capacitores; c) Geradores; d) Alternadores; e) Difusores. 03 – (UFRR – 2010) Considere a associação de capacitores conforme mostrado na figura abaixo. Os capacitores têm capacitância de C1 = C2 = C3 = 6µF alimentados por uma bateria de 12 V, a carga nos capacitores é: a) Q1 = 36 µC, Q2 = 72 µC e Q3 = 36 µC; b) Q1 = 36 µC, Q2 = 36 µC e Q3 = 36 µC; c) Q1 = 72 µC, Q2 = 36 µC e Q3 = 36 µC; d) Q1 = 36 µC, Q2 = 36 µC e Q3 = 72 µC; e) Q1 = 72 µC, Q2 = 36 µC e Q3 = 18 µC. 04 – (UFRR-2004-F1) Usando Quando se duplica a distância entre as armaduras (placas) de um capacitor de placas planas e paralelas, a capacidade desse capacitor: a) se reduz à metade; b) dobra; c) triplica; d) se reduz a um terço; e) se mantém constante. 05 – (UFRR-2004-F2) As placas de um capacitor plano têm área de 20 cm2 e estão separadas por uma distância de 2 cm no vácuo. Se a permitividade absoluta no vácuo é 8,85 x 10-12 F/m e existe uma diferença de potencial entre as placas de 2000 V, a energia, em joules, armazenada neste capacitor vale: a) 8,85x10-6; b) 4,42x10-6; c) 2,00x10-6; d) 1,77x10-6; e) 1,00x10-6 06 – (UFPA) Dois condutores, de capacidades C1 = 3 µF e C2 = 2 µF, estão eletrizados com cargas Q1 = 9 µC e Q2 = 1 µC, respectivamente. São postos em contatos e após o contato é correto afirmar que o novo potencial de equilíbrio é: a) 2 V; b) 5 V; c) 7 V; d) 10 V; e) 20 V. 07 – (UEA) Dois capacitores, um de 3 µF e outro de 6 µF são associados em séries e lhes é aplicada nos terminais uma tensão de 10 V. Pode – se afirmar que a carga de cada capacitor é: a) 2 µC; b) 5 µC; c) 10 µC; d) 15 µC; e) 20 µC. 08 - (UEFS-BA) O capacitor é o elemento do circuito eletrônico que tem a função de acumular cargas elétricas. Um técnico em eletrônica precisa de um capacitor de 2,5 µF, mas só dispõe de capacitores de 1,0 µF Uma associação para que ele consiga esse valor terá, no mínimo, um número de capacitores igual a a)um. b) dois. c)três. d)quatro. e)cinco. 09 – (OSEC-SP) Dois capacitores estão ligados em série a uma bateria de 40V. As tensões nos capacitores de 2,0µF e 6,0µF são, respectivamente: a)30V e 10V; b)10V e 30V; c)30V e 30V; d)20V e 20V; e)5V e 35V 10 – (UFMT) Na figura abaixo é mostrada uma associação de dois capacitores em paralelo. A diferença de potencial elétrico entre A e B é 100 V. C1 vale 2 µF. Considerando que a energia potencial elétrica total do conjunto de capacitores é 3 x10-2 J, calcule o valor de C2 em µF. a) 01; b) 02; c) 03; d) 04; e) 05.
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