Resumo e exercícios sobre capacitores

Resumo e exercícios sobre capacitores
Sex, 06 de Agosto de 2010 22:26 - Última atualização Seg, 15 de Junho de 2015 13:04
CAPACITORES
I) RESUMO DO ESTUDO DE CAPACITORES OU CONDENSADORES
São dispositivos que tem a função de armazenar cargas elétricas. Nos circuitos os capacitores
quando estão carregados não passam correntes. Dispresando-se o movimento transitório de
cargas durante o carregamento através de um gerador, eles comportam-se como auma chave
"aberta".
------------------------------------------------------------------------------------------
a) gerais
Descrição
Repetir fórmula
Capacidade do capacitor C = Q/U
Energia elétricas armazenada
E
Equações
P
= Q.U / 2
Energia elétrica armazenada
E
P
= C.U
2
Energia elétrica armazenada
E
p
=Q
2
Carga do capacitor (carregamento)
q = EC(1 - e
-t/RC
)
corrente no capacitor (carregamento)
i=i
o
.e
-t/R
Carga do capacitor (descarregamento)
q=Q
o.
e
-t/R
Corrente no capacitor (descarregamento)
i=-Q
o
/RC.e
-t/R
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.--------------------------------------------------------------------------------------------------------------b) associação de capacitores em paralelo (corrigido)
.
Descrção
Capacidade equivalente C
Equações
= C
P
1
Carga total
q=q
1
+q
2
+q
=U
2
=U
Diferença de potencial
U=U
1
Carga de cada capacitor q
=C
1
1
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
c) associação de capacitores em série (corrigido)
.
Descrição
Capacidade equvalente
C
Carga total
q=q
Diferença de potencial
Carga de cada capacitor
Repetir fórmula
Equações
=C
1
1
=q
2
U=U
1
+U
2
q=C
1
-1
.U
1
. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------d) capacidade do capacitor plano e esférico
.
Descrição
Repetir fórmula
Capacidade do capacidadeCplano
o
Dielétrico
r
C=ε
Equações
= ε
o
.C
o
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Capacidade do capacitor esférico
C = k
o
r.R
_1
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
II) EXERCÍCIOS DE REVISÃO SOBRE CAPACITORES
1) As armaduras de um capacitor são eletrizadas com carga de 100 mC e apresenta uma
diferença de potencial elétrico de 40V. Calcule a capacidade e a energia armazenada neste
capacitor.
2) Um capacitor de capacitância 20μF armazena uma carga de 50mC. Calcule a diferença de
potencial e a energia armazenada.
3) Quando a ddp entre as placas de um capacitor de capacidade 20μF é 40V, ele armazena
certa quantidade de carga e energia. Calcule a carga e energia armazenada.
4) A base suposta retangular de uma nuvem encontra-se a uma altura h da spuperfície plana
de um terreno que contém um lago com superfície de mesma área da base da nuvem, os quais
(a base da nuvem e o terreno) faz o papel das placas do capacitor, com um campo elétrico de
intensidade E entre as referidas estruturas. A profundidade constante do lago de densidade d e
calor específico c é x. Seja ε o a permitividade absoluta do vácuo. A equação que melhor
representa a variação de temperatura sofrida pela água do logo devido a uma descarga elétrica
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de um raio quando se supõe que, por algum mecanismo, toda energia liberada pelo raio é
absorvida pela água é:
a) Δθ = ε o . E 2 . h/2.d.x.c
b) Δθ = ε o . E 2 . h.x/2.d.c
c) Δθ = 3.ε o . E 2 . h.d.x/2.c 2
d) Δθ = 2.ε o . E 2 . h 2 .d/x.c
e) Δθ = ε o . E 2 . h/2.d 2 .x 2 .c
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5) As placas que constituem um capacitor plano têm área de 30 cm 2 e estão 4mm uma da
outra. Sendo a permitividade do vácuo igual a 8,8.10
-12
F/m, calcule:
a) a capacidade do capacitor quando entre as suas placas existir apenas vácuo;
b) a capacidade deste capacitor quando entre as suas armaduras haver uma permitividade
absoluta de valor 5 vezes maior que a permitividade do vácuo (ε = 8,854.1 0 -12 C 2 /N.m 2 )
6) Um capacitor plano da figura abaixo apresenta entre as armaduras separadas uma da outra
de 8,8mm apenas o vácuo. Cada placa do capacitor tem as arestas medindo 3mm e 2mm e o
campo elétrico entre elas é de 40V.
Calcule:
a) a capacidade deste capacitor;
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a) a energia potencial elétrica armazenada.
7) Considere dois capacitores A e B de capacitâncias 3μF e 6μF. Calcule a capaciidade de um
capacitor C que teria a mesma capacidade dos capacitores dados, quando:
a) os capacitores A e B estão associados em paralelo
b) quando os capacitores A e B estão associados em série
8) Três capacitores de capacidades 10μF, 4μF e 6μF, com uma ddp de 200V entre os terminais A e B da associação, estão associados como mostra a figura abaixo:
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Calcule:
a) a capacidade equivalente;
b) a carga elétrica armazenada em cada capacitor;
c) a carga total da associação;
d) a ddp de cada capacitor;
e) a energia potencial armazenada em cada capacitor
9) Os raios de duas esferas concêntricas que formam um capacitor esférico são 20mm e 30mm
e as suas armaduras estão carregadas com carga de 360 mC. Entre as duas esferas há
apenas vácuo e o meio onde ele se encontra também é o vácuo. Dado K o = 9.10 9 N.m/C 2 .
Calcule:
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a)
desse
capacitor;
b)
diferença
de
potencial
entre
as
armaduras
esféricas;
constante
c)
a capacidade
dielétrica
de
valor
um
3,0.
condensador
idêntico
apresenta
um
dielétrico cuja
10) Um
área
A são
capacitor
kcargas
plano
com
três
dielétricos
permitividades
entre
k 2elétrica
e
ktem
mostrado
na
figura
abaixo.
Aque
permitividade
absoluta
vácuo
é εde
1 ,placas
placas
entre
ascom
suas
positivas
d.
e
negativas
sãocujas
respectivamente
os relativas
terminais
A edoBas
e placas
a distância
3é, é
o , as
A
capacidade
elétrica
do capacitor é:
a)
(k
.. kk 22 ). kε o)A/(K
1
k)d3 )d
1 + k 2- +
a)
(k
ε o A/(K
1
a)
(k
1k2 k
+
k22 )+ε3ko3A/(K
1
+2kk3)2d
a)
(k
1
k
)
ε
1
A/(K
.
)d
o
a)
(k
1
+
k
+k
)
ε
1
A/d
2
3
11)
capacitor
uma capacidade
oapresenta
colocamos
uma
substância
não
condutora
de C
eletricidade
quandodividido
entre
K entre
as
suas
asKsuas
placas
placas
e
Se
ele
não
ligado
a2altera.
um
gerador
,mantendo
termos:
I)
aIIo
capacidade
aumenta
oficando
II)
eétrico
entre
as
armaduras
diminui,
por
III)
aaUm
diferença
de
potencial
entre
as armaduras
diminui,
ficando
por
Khá vácuo.
IV)
carga
elétrica
não
se
est(ão)
a)
b)
III
c)
ecampo
IVcorreta(s):
I
e
IV
d)
todas
12)
Um
capacitor
apresenta
uma capacidade
C
colocamos
uma
substância
não
condutora
de
eletricidade
quando
entre
K entre
asdividada
suas
as suas
placas
placas
há vácuo.
e
Se
mantendo
ele ligado
a
um
gerador,
termos:
I)
a
capacidade
aumenta,
ficando
multiplicada
por
k sek.altera
onão
II)
o
campo
elétrico
entre
as
armaduras
fica
constante
III)
a
diferença
de
potencial
entre
as
armaduras
IV)
a
carga
elétrica
aumenta,
ficando
multiplicada
por
est(ão)
correta(s):
a)
b)
III
c)
II
e
IV
I
e
IV
d)
todas
13) Um
área
A são
capacitor
K 1 ée mostrado
com
dois
dielétricos
permitividades
relativas
entreéeas
placas de
Kplano
da
outra,
, com
ana
secção
figura
longitudinal
abaixo. Acujas
permitividade
entre
as armaduras
absoluta
horizontais
do vácuo
εdistantes
2d
.uma
o
2
A
elétrica
a) capacidade
(k 11 .. kk 22 )) ε
+ kdeste
)d capacitor é:
b)
(k
1
2)d
A/(K
c)
(k
11 -- kk22
k22))εεεooooA/(K
A/(K
11 +
)2d
d)
(k
k
A/(K
.igual
kA/d
)dtemperatura dela aumenta
a)
(k
1ε
3 armazenada
+gde
k 2 )(2k
2a 1g
1 kna
2 )de
14)
armaduras.
massa
térmica
densidade
Um
capacitor
desprezível
água
da
Suponha
água
temperatura
que
atoda
1000
energia
de
kg/m
elétrica
30ºC
que
5Fmassa
apresenta
se de
encontra
para
nele
uma
80ºC
seja
em
um
(Considere
calorímetro
40 V entre
14 cal
edefornecida
as
=capacidade
4
suas
J eada
aum
aoutra.
certa
oecapacidade
). A
de
água
é:ddp
2descarregada
a)
200
b)
40
-12
c)
50
d)
30
2
e)
20
15)
único
Dois
capacitor
capacitores
plano
idênticos
com
armaduras
ligados
paralelas
em
paralelos
área
em
5
um
cm
circuito elétrtico
equivale
Sendo
a
permitividade
do
vácuo
igual
a ε
e de
distantes
mm
uma
= 8,8.1
0
C
/N.m
. A
capacidade
elétrica
de
cada
um
dos
capacitores
a)
55
pF
b)
45
nF
c)
88
mF
d)
65nF
e) 71pF
16)
distância
A energia
entrepotencial
elas d e armazenada
carga Q é E em um
capacitorassociados
plano com é:
armaduras de área A,
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placas,
carga,
aE
diminuirmos
energia
área
armazenada
delas
para
é:
aAquarta
reduzirmos
parte
para
do
valor
a
metade
inicial
aCom
distância
entre
a as
mesma Q
a)
4E
p . Se
b)
2E
c)
0,25
d)
E
e)
0,5E
p dobrarmos
p pdistância
17)
é
metade
mantido
A
enova
uma
ddp
entre
Uaas
aentre
distância
placas
estas
de
entre
armaduras
área
elas,
de
aAum
(placas).
nova
capacitor
ddp
Se
será:
reduzirmos
plano
écapacitor
d.ereduzirmos
amantendo-se
área
carga
das
armazenada
armaduras a
p
a)
5U
b)
4U
c)
3U
d)
2U
e)
U
18)
sua
entre
Um
capacidade
elas
capacitor
para
1/3
elétrica é
plano
do
valor
com
C.
inicial,
placas
Se
dobrarmos
a
de
nova
área
capacidade
a
área
separadas
das
elétrica
armaduras
por
uma
do
distância
e
será:
d
uma
a
distância
da
outra, Eap .
a)
C
b)
2C
c)
4C
d)
6C
e)
8C
19)
Com
uma
carga
elétrica
Q um
capacitor
plano
armazena
uma
energia
potencial
elétrica
Se
armaduras,
quadruplicarmos
a
nova
energia
o
valor
potencial
da
carga
armazenada
elétrica deste
é:
capacitor e
dobrarmos
a
área
das
a)
2E
b)
4E
c)
6E
p
d)
8E
e)
10E
p
Obs:
omitida entre
Nas
questões
as situações
16,
17,
inicial
18carregado
e 19
ecapacitor
final,
o dielétrico
foram
mantidas
do
capacitor
constantes
e qualquer
nos
enunciados.
p capacitor
20)
Ohm
capacitor
Um
associado
está
descarregado.
em
está
série
sendo
com
um
por
de
uma
10bateria
uF conforme
de fem
a160
figura
V. outra
Há
abaixo.
uminformação
resistor
Em t = de
0 o2000
Determine:
a)
corrente
real
que
pelo
quando
oinício
capacitor
está
carregado;
b)
real
do
resistor
quando
oresitor
capacitor
estiver
carregado;
c)
ddp
do
resistor
medida
por
um
galvanômetro
de
resistência
interna
Ohm
e
o
carregado;
d)
energia
armazenada
no
capacitor
quando
ele
estiver
carregado;
estiver
e)
carregado;
voltímetro
de
resistência
8000
Ohm
quando
ofinalidade
capacitor
f)Nilson
aa
carga
armazenada
no
4oms
após
ocarregamento.
do
carregamento;
g)
acapacitor
corrente
no
capacitor
4capacitor
ms
após
início
do
NOTA
DO
AUTOR:
indiretamente
aluno(a)
comunique para
estudar não
comercial
Opassa
material
está
bem
proíbido!
como
desde
para
Para
site
é
qualquer
denunciar
proíbido
uso
para
qualquer
por
toda
parte
desvio
atividade
de 8000
profissionais.
desta
direta
ou ainda
Para o
[email protected]
(83)91219527.
ou
(83)99025760
ou
9/9