instituto federal de educação, ciência e tecnologia do rn campus

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RN
CAMPUS: ______________________________ CURSO: ___________________
ALUNO:____________________________________________________________
DISCIPLINA: FÍSICA II
PROFESSOR: EDSON JOSÉ
CAPACITORES
1.
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?
Gab:
a) C = 1,5 nF
b) O potencial elétrico do condutor também dobra
2.
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’?
3.
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
4.
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.
Gab: B
5.
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. Inflase 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
Gab: c
6.
(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
7.
(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.
8.
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.
Gab: a) 3.105 V b) 4.10-10 F
9.
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.
Gab: O condutor A tem maior capacitância e maior raio.
10.
(UESPI) Considere um capacitor de capacitância
60 fF  60 x 10 -15 F , 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 1,6 x 10-19 C .
a)
102
b)
104
c)
106
d)
108
e)
1010
11.
Quando um rolo de fita adesiva é desenrolado, ocorre uma
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.
Lista de Exercícios
Professor Edson José
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
acumuladas é igual a Q = CV, sendo V a diferença de potencial entre
a fita desenrolada e o rolo e C   0
A
C
, em que 0  9,010–12
d
Vm
. 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.
12.
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.
13.
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.
c)
d)
e)
320 J
640 J
800 J
16.
(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.
Gab: B
17.
(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 C m = 10-2 F/m2.
Por outro lado, a capacitância C pode ser obtida experimentalmente,
sabendo-se que i  C  V / t 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.
Gab: L = 9,54.10–2 m
RASCUNHO:
14.
Se a Terra for considerada um condutor esférico (R = 6
300km), situada no vácuo, sua capacitância, para ko = 9 x 109 m/F
será, aproximadamente:
a)
500 F
b)
600 F
c)
700 F
d)
6 300 F
e)
700 F
15.
(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
2
IFRN