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Questão 41: Um capacitor de 10 µF é desconectado de uma fonte de tensão e é conectado em paralelo a um resistor de 1 kΩ. Após quanto tempo a tensão no capacitor cai para 37% de sua tensão inicial?

A) 0,01 s
B) 0,02 s
C) 0,03 s
D) 0,04 s
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Exercícios Para o Aprendizado

ano passado

Respostas

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ano passado

Para resolver essa questão, precisamos usar a fórmula do tempo de descarga de um capacitor em um circuito RC, que é dada por: \[ V(t) = V_0 \cdot e^{-\frac{t}{RC}} \] Onde: - \( V(t) \) é a tensão no capacitor em um tempo \( t \), - \( V_0 \) é a tensão inicial, - \( R \) é a resistência (1 kΩ = 1000 Ω), - \( C \) é a capacitância (10 µF = 10 x 10^-6 F), - \( e \) é a base do logaritmo natural. Queremos saber quando a tensão cai para 37% da tensão inicial, ou seja: \[ V(t) = 0,37 \cdot V_0 \] Substituindo na fórmula: \[ 0,37 \cdot V_0 = V_0 \cdot e^{-\frac{t}{RC}} \] Cancelando \( V_0 \) e rearranjando, temos: \[ 0,37 = e^{-\frac{t}{RC}} \] Aplicando o logaritmo natural: \[ \ln(0,37) = -\frac{t}{RC} \] Agora, calculamos \( RC \): \[ R = 1000 \, \Omega \] \[ C = 10 \times 10^{-6} \, F \] \[ RC = 1000 \times 10 \times 10^{-6} = 0,01 \, s \] Substituindo na equação: \[ \ln(0,37) = -\frac{t}{0,01} \] Calculando \( \ln(0,37) \): \[ \ln(0,37) \approx -0,994 \] Portanto: \[ -0,994 = -\frac{t}{0,01} \] Multiplicando ambos os lados por -0,01: \[ t \approx 0,01 \, s \] Assim, a resposta correta é: A) 0,01 s.

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