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São dispositivos que tem a capacidade armazenar e manter cargas elétricas. São constituídos essencialmente por dois condutores separados por um material isolante. Um material isolante também pode ser chamado de Dielétrico. A capacitância de um capacitor é definida da seguinte forma: No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de capacitância é o farad (F). Podendo ser usado microfarads (μF), nanofarads (nF) e picofarads (pF). C = capacitância (unidade: farad - F) Q = carga (C) V = potencial ( ddp – V) Capacitores A capacidade de armazenamento de casga de uma esfera é a superfície. Capacitor esférico: R = raio (m) K = constante eletrostática (9.109) Capacitor plano ou condensador: Ԑ= permissividade do ar ou do vácuo A = área (m2) d = distância (m) Densidade Elétrica Superficial ∂ = densidade elétrica superficial (C/m2) Q = carga (C) A = área (m2) Sempre que dois ou mais corpos entrarem em contato, passara uma carga de um para o outro se entre eles existir uma diferença de potencial. O movimento de cargas cessará, quando todos atingirem o mesmo potencial. A quantidade total de cargas dos corpos antes do contato é igual a quantidade total de cargas, após o contato é igual a quantidade total de cargas após o contato. Ve = potencial de equilíbrio Equilíbrio de condutores Energia potencial Elétrica (Ep) Novas cargas 1. São dados três condutores isolados e em equilíbrio, com quantidades de carga Q1= 2 μC, Q2= 4 μC e Q3= 6,0 μC e potenciais V1= 4,0.103V, V2=2,0.103V e V3= 4,0.103V, respectivamente. Os três condutores são ligados por fios condutores de capacidades desprezíveis, até que se atinja o equilíbrio elétrico entre eles. Determinar: a- as capacidades de cada condutor b- o potencial de equilibro c- as novas cargas 2. São dados três condutores isolados e em equilíbrio, com quantidades de carga Q1= 4μC, Q2= 6μC e Q3= 8 μC e potenciais V1=1.103V, V2= 4.103V e V3= 2.103V, respectivamente. Os três condutores são ligados por fios condutores de capacidades desprezíveis, até que se atinja o equilíbrio elétrico entre eles. Determinar: a-as capacidades de cada condutor b- o potencial de equilibro c- as novas cargas 3. Um capacitor plano tem placas de área 20 cm2 cada, separados entre si de 10 cm. O capacitor é carregado através de um fonte de tensão de100V. Supondo que entre as placas reine o vácuo determine: a-a capacidade elétrica do capacitor; b-a quantidade de carga do capacitor c-a intensidade do campo elétrica entre as armaduras. Dados: ε = 8,8 x 10-12 F/m. 4. Um capacitor plano, a vácuo, tem placas de área de 0,1m2, distanciadas entre si de 0,02 m. O capacitor é submetido a uma ddp de 100V. Determine: a) A capacitância desse capacitor b) A quantidade de carga elétrica desse capacitor c) A intensidade do campo elétrico entre as armaduras Dados: ε = 8,8 x 10-12 F/m. Exercícios 5. Dois condutores de capacidades C1= 3μF e C2 = 2 μF, estão eletrizados com cargas Q1= 9μC e Q2 = 1μC, respectivamente. Supondo que eles sejam ligados por um fio metálico, determinar o potencial de equilíbrio e as novas cargas de cada condutor. 6. Duas esferas de raios R1 = 10cm e R2 = 15cm, estão eletrizados, no vácuo e seus potenciais são respectivamente, V1 = 1000V e V2 =2000V. As esferas são colocadas em contato e depois afastadas uma da outra. Qual o novo potencial de equilíbrio? 7. Qual a energia armazenada em um condutor de capacidade 5 pF, quando carregada com uma carga de 10μC? 8. Um condutor possui uma área de 4.10-4 m2 e está eletrizado com carga de 8 μC. Determine sua densidade elétrica superficial. 9. Um condutor tem densidade elétrica superficial de 6.10-2C/m2 e área de 0,2 m2. Determine a carga contida neste condutor. 10. Uma esfera metálica tem raio R1= 5cm, outra esfera metálica tem 10cm de raio, as duas esferas recebem a mesma carga 6.10-8C, e são imediatamente ligadas por um fio condutor, fino e comprido. Determine, após o equilíbrio qual as novas cargas?
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