Física Teórica (513)

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RN 
CAMPUS: ______________________________ CURSO: ___________________________ 
ALUNO:____________________________________________________________________ 
DISCIPLINA: FÍSICA II PROFESSOR: EDSON JOSÉ 
 
CAPACITORES 
 
1. Defina capacitor e capacitância. 
 
2. Um condutor eletrizado com carga elétrica Q = 3 μC, 
adquire potencial elétrico V = 2.103 volts. 
a) Determine a capacitância do condutor em nF (nano farad). 
b) Dobrando-se a carga elétrica do condutor o que ocorre com o 
seu potencial elétrico? 
 
3. Um condutor está eletrizado com carga elétrica Q = 6 μC 
e sob potencial elétrico V = 5.103 volts. Se a carga elétrica do 
condutor for reduzida a Q’ = 1,5 μC, qual será seu novo potencial 
elétrico V’? 
 
4. (UESPI) Considere um capacitor de capacitância 
F 10 x 60fF 60 -15
, utilizado num “chip” da memória RAM de um 
computador. Quando a diferença de potencial entre as placas do 
capacitor é de 3,2 V, qual a ordem de grandeza do número de 
elétrons em excesso na placa negativa? 
Dado: o módulo da carga de um elétron é 
C 10 x 6,1 -19
. 
a) 102 
b) 104 
c) 106 
d) 108 
e) 1010 
 
5. Sejam dados dois condutores: o primeiro com uma carga 
elétrica Q1 = 20 µC e potencial V1 = 50.103 V, e o segundo com 
carga elétrica Q2 = 40 µC e potencial V2 desconhecido. Sabendo-se 
que a capacitância eletrostática do primeiro é três vezes maior que 
a do segundo, determine: 
a) o potencial V2 do segundo condutor. 
b) a capacitância C1 do primeiro condutor. 
 
6. (ENEM/2010) Atualmente, existem inúmeras opções de 
celulares com telas sensíveis ao toque (touchscreen). Para decidir 
qual escolher, é bom conhecer as diferenças entre os principais 
tipos de telas sensíveis ao toque existentes no mercado. Existem 
dois sistemas básicos usados para reconhecer o toque de uma 
pessoa: 
 
O primeiro sistema consiste de um painel de vidro normal, 
recoberto por duas camadas afastadas por espaçadores. Uma 
camada resistente a riscos é colocada por cima de todo o conjunto. 
Uma corrente elétrica passa através das duas camadas enquanto a 
tela está operacional. Quando um usuário toca a tela, as duas 
camadas fazem contato exatamente naquele ponto. A mudança no 
campo elétrico é percebida, e as coordenadas do ponto de contato 
são calculadas pelo computador. 
No segundo sistema, uma camada que armazena carga elétrica é 
colocada no painel de vidro do monitor. Quando um usuário toca o 
monitor com seu dedo, parte da carga elétrica é transferida para o 
usuário, de modo que a carga na camada que a armazena diminui. 
Esta redução é medida nos circuitos localizados em cada canto do 
monitor. Considerando as diferenças relativas de carga em cada 
canto, o computador calcula exatamente onde ocorrei o toque. 
Disponível em: http://eletronicos.hsw.uol.com.br. Acesso em: 18 set. 2010 
(adaptado). 
 
O elemento de armazenamento de carga análogo ao exposto no 
segundo sistema e a aplicação cotidiana correspondente são, 
respectivamente, 
a) receptores – televisor. 
b) resistores – chuveiro elétrico. 
c) geradores – telefone celular. 
d) fusíveis – caixa de força residencial. 
e) capacitores – flash de máquina fotográfica. 
 
7. (UESPI) O desfibrilador é um aparelho capaz de liberar 
rapidamente energia armazenada para combater a fibrilação nas 
vítimas de ataques cardíacos. Considere um desfibrilador portátil 
contendo um capacitor de capacitância 80 F, onde 1 F = 10–6 F. 
Se esse capacitor for carregado a uma diferença de potencial de 
4000 V, que quantidade de energia potencial elétrica o desfibrilador 
terá armazenado? 
a) 80 J 
b) 160 J 
c) 320 J 
d) 640 J 
e) 800 J 
 
8. (UNIMONTES MG) O gráfico a seguir mostra a relação da 
carga elétrica armazenada em função da tensão elétrica da bateria. 
A partir desse gráfico, podemos avaliar a energia eletrostática 
armazenada no capacitor. 
 
Determine o valor dessa energia, em J. 
 
9. (UNIMONTES MG) O gráfico abaixo representa a carga 
elétrica armazenada em função da tensão elétrica da bateria. 
Calcule a energia eletrostática armazenada no condensador, ao 
final do processo. 
Lista de Exercícios 4 Professor Edson José 
2 IFRN 
 
 
 
10. (UNESP) O cérebro funciona como uma espécie de 
máquina eletrônica, uma vez que as informações circulam por suas 
células através de impulsos elétricos. O neurônio, representado na 
figura, possui uma “cauda” denominada axônio, cuja membrana 
funciona como uma espécie de capacitor. 
 
 
Pode-se fazer um modelo do axônio, como um cilindro de raior r = 5 
x10-6 m e com uma capacitância dada pela expressão C = 
Cm.2..r.L,em que L é o comprimento do axônio e Cm = 10-2 F/m2. 
Por outro lado, a capacitância C pode ser obtida 
experimentalmente, sabendo-se que 
t/VCi 
 e que foi 
medido i = 3 µA para Δt = 1ms e ΔV = 100 mV. Com base nessa 
informação, calcule um valor típico do tamanho do axônio. 
 
11. Qual deveria ser o raio de um condutor esférico para que 
sua capacitância fosse igual a 1 μF? 
Dado: k0 = 9.109 N.m2/C2. 
R = 9000 m 
 
12. Dois condutores esféricos, A e B, possuem raios R e R/2, 
respectivamente. O primeiro é de ferro e o segundo é de cobre. 
Eles estão imersos no ar. 
Sejam CA e CB suas capacitâncias. Tem-se: 
a) CA = CB 
b) CA = 2CB 
c) CA = CB/2 
d) CA < CB pois a densidade do ferro é maior do que a do cobre. 
e) Quando eletrizados sob mesmo potencial elétrico o condutor B 
armazena maior carga elétrica. 
 
13. Uma bexiga de forma esférica possui raio R e está 
eletrizada com carga elétrica Q, uniformemente distribuída em sua 
superfície. Seja C sua capacitância e V seu potencial elétrico. Infla-
se a bexiga de modo que seu raio passa a ser igual a 2R e sua 
carga elétrica permanece igual a Q. Nesta nova condição, a 
capacitância da bexiga e o seu potencial elétrico são, 
respectivamente, iguais a: 
a) 2C e V 
b) 2C e 2V 
c) 2C e V/2 
d) C/2 e V/2 
e) C/2 e 2V 
 
14. (PUC-CAMPINAS) Se a Terra for considerada um 
condutor esférico (R = 6300 km), situada no vácuo, sua 
capacitância, para k0 = 9x109 m/F, será aproximadamente: 
a) 500 μF 
b) 600 μF 
c) 700 μF 
d) 6300 μF 
e) 700 F 
 
15. (PUC-SP) Uma esfera metálica oca (A) e outra maciça (B) 
têm diâmetros iguais. A capacidade elétrica de A, no mesmo meio 
que B: 
a) depende da natureza do metal de que é feita; 
b) depende de sua espessura; 
c) é igual à de B; 
d) é maior que a de B; 
e) é menor que a de B. 
 
16. Dois condutores isolados, A e B, possuem as seguintes 
características: 
F8CA 
, 
V100VA 
 e 
F2CB 
, 
(zero) 0VB 
. Se colocarmos os condutores em contato, as cargas 
QA e QB, após o contato, serão, respectivamente; 
a) 
C600 e C200 
 
b) 
C160 e C640 
 
c) 
C400 e C300 
 
d) 
C400 e C200 
 
e) 
C600 e C300 
 
 
17. Dois condutores esféricos A e B são eletrizados 
adquirindo o mesmo potencial elétrico. A carga elétrica adquirida 
pelo condutor A e maior do que a de B. Qual dos condutores têm 
maior capacitância? Qual deles têm maior raio? Considere os 
condutores imersos no mesmo meio. 
 
18. (UNIMONTES MG) Um capacitor possui placas planas e 
paralelas, de área 20 cm2 cada uma. Se dobrarmos a área das 
placas e mantivermos a distância entre elas, a capacitância inicial 
será 
a) igual à capacitância final. 
b) a metade da capacitância final. 
c) o dobro da capacitância final. 
d) um terço da capacitância final. 
 
19. Quando um rolo de fita adesiva é desenrolado, ocorreuma transferência de cargas negativas da fita para o rolo, conforme 
ilustrado na figura ao lado. Quando o campo elétrico criado pela 
distribuição de cargas é maior que o campo elétrico de ruptura do 
meio, ocorre uma descarga elétrica. Foi demonstrado recentemente 
que essa descarga pode ser utilizada como uma fonte econômica 
de raios-X. 
 
Para um pedaço da fita de área A = 5,010–4 m2 mantido a uma 
distância constante d = 2,0 mm do rolo, a quantidade de cargas 
Lista de Exercícios 4 Professor Edson José 
3 IFRN 
 
acumuladas é igual a Q = CV, sendo V a diferença de potencial 
entre a fita desenrolada e o rolo e 
d
A
C 0
, em que 0  9,010–
12 
Vm
C
. Nesse caso, a diferença de potencial entre a fita e o rolo 
para Q = 4,510–9C é de 
a) 1,2102 V. 
b) 5,010–4 V. 
c) 2,0103 V. 
d) 1,010–20 V. 
 
20. No ar, a ruptura dielétrica ocorre para campos elétricos a 
partir de E = 3,0106 V/m. Suponha que ocorra uma descarga 
elétrica entre a fita e o rolo para uma diferença de potencial V = 9 
kV. Nessa situação, pode-se afirmar que a distância máxima entre 
a fita e o rolo vale 
a) 3 mm. 
b) 27 mm. 
c) 2 mm. 
d) 37 nm. 
 
21. (SANTA CASA SP) Dois capacitores, A e B, são 
formados, cada um deles, por placas perfeitamente iguais, de 
mesmo material, distanciadas igualmente de D, sendo que o 
dielétrico do capacitor A é vácuo e o dielétrico do capacitor B é 
papel. 
Estes capacitores são ligados a duas baterias cujas diferenças de 
potencial são, respectivamente, dadas por EA e EB, tal como mostra 
a figura. 
Em relação às cargas e às capacidades dos capacitores A e B, 
podemos afirmar que: 
CA = capacidade do capacitor A CB = capacidade do capacitor B 
QA = carga do capacitor QB = carga do capacitor B 
 
a) Se EA = EB (conclui-se que QA = QB. 
b) Se EA = EB conclui-se que CA = CB. 
c) Se EA > EB conclui-se que QA = QB. 
d) Se EA = EB conclui-se que QA < QB. 
e) Se EA < EB conclui-se que QA > QB. 
 
22. A invenção dos capacitores ocorreu há mais de dois 
séculos, conforme registrado na literatura especializada. Embora os 
princípios básicos de projeto e funcionamento dos capacitores 
tenham permanecido os mesmos, a utilização de novos materiais e 
tecnologias de fabricação permitiram melhorar a eficiência e reduzir 
as dimensões desses componentes. A miniaturização foi 
necessária para que eles pudessem se adequar à evolução de 
outros dispositivos da eletrônica, como os circuitos integrados. Com 
relação aos princípios básicos dos capacitores, assinale a 
alternativa correta. 
a) A capacitância de um capacitor aumenta quando é 
inserido um material dielétrico entre suas placas. 
b) Num capacitor de placas paralelas, quanto maior a área 
das placas, menor será a capacitância. 
c) A capacitância pode ser expressa no SI em V/C. 
d) Cargas elétricas de mesmo sinal são armazenadas nas 
duas placas do capacitor. 
e) Os capacitores podem armazenar corrente elétrica.