Capacitores

Universidade Positivo – Ciclo Básico das Engenharias – Física G.E.A 2016
Professor: Carlos Mainardes
Exercícios – Capacitores (Lista do Professor)
01. Dois capacitores de placas paralelas (com ar entre as placas) são
ligados em uma bateria. A área das placas do capacitor 1 é 1,5 cm2, e o
campo elétrico entre as placas é 2000 V/m. A área das placas do capacitor
2 é 0,70 cm2 e o campo elétrico entre as placas é 1500 V/m. Qual é a carga
total dos dois capacitores? (3,6 pF)
02. Na figura V = 9,0 V, C2 = 3,0µF, C4 = 4,0 µF e todos os capacitores
estão inicialmente descarregados. Quando a chave S é fechada uma carga
total de 12 µC passa pelo ponto a e uma carga total de 8 µC passa pelo
ponto b. (a) Qual é o valor de C1? (b) Qual é o valor de C3? (4 µF e 2µF)
03. Qual é a capacitância necessária para armazenar uma energia de
10 kW ⋅ h com uma diferença de potencial de 1000 V? (72 F)
04. Um capacitor de olacas paralelas possui placas circulares de raio 8,2 cm
e com separação de 1,3 mm. (a) Determine sua capacitância; (b) Se
aplicarmos uma diferença de potencial de 120 V, qual será o valor da carga
que surgirá nas placas? (0,144 nF; 17,3 nC)
05. Um capacitor de placas paralelas cujas placas têm uma área de 8,5 cm2
e estão separadas
por uma distância de 3,0 mm é carragado por uma
bateria de 6,0 V. A bateria é desligada e a distância entre as placas do
capacitor é aumentada (sem descarregá-lo) para 8,0 mm. Determine: (a) a
diferença de potencial entre as placas; (b) a energia armazenada pelo
capacitor no estado inicial; (c) a energia armazenada pelo capacitor no
estado final; (d) a energia necessária para separar as placas. (fim da lista)
06. Na figura C1 = 10,0 µF, C2 = 20,0 µF e C3 = 25,0 µF. Se nenhum dos
capacitores pode suportar uma diferença de potencial de mais de 100 V sem
que o dielétrico se rompa, determine (a) a maior diferença de potencial que
pode existir entre os pontos A e B; (b) a máxima energia que pode ser
armazenada no conjunto de 3 capacitores. (190 V; 0,095 J)
07. Um capacitor de placas paralelas tem uma capacitância de 130 pF. (a)
Calcule a energia armazenada quando uma diferença de potencial de 56 V é
aplicada? (b) Há como calcular a densidade de energia entre as placas?
(veja o final da lista)
08. Um capacitor de placas paralelas cujo dielétrico é o ar tem uma
capacitância de 50 pF. (a) Se a área das placas é de 0,35 m2, qual é a
distância entre as placas? (b) Se a região entre as placas é preenchida por
um material com k = 5,6, qual é a nova capacitância? (6,2 cm; 275 pF)
09. Mostre que para 2 dielétricos k1 e k2 colocados em série entre as placas
de um capacitor a capacitância será dada por:
C=
2ε 0 A  κ1 ⋅ κ 2 


d  κ1 + κ 2 
10. Mostre que para 2 dielétricos k1 e k2 colocados em paralelo entre as
placas de um capacitor a capacitância será dada por:
C=
ε 0 A  κ1 + κ 2 


d 
2

10. Um certo capacitor de placas paralelas contém dielétrico para o qual
k = 5,5. A área das placas é 0,034 m2 e a distância entre as placas é 2,0
mm. O capacitor ficará inutilizado se o campo elétrico entre as placas
exceder 200 kN/C. Qual á a máxima energia que pode ser armazenada no
capacitor? (66 µJ)
Gabarito
05. (a) 16 V; (b) 45 pJ; (c) 120 pJ; (d) 75 pJ
07. (a) 0,204 µJ; (b) Não, pois para saber a densidade de energia é
necessário conhecer o volume entre as placas, não sendo possível de se
chegar com os dados fornecidos no problema.