2º Conjunto F33 M A 26/08/2009 Esta prova contém 5 questões

2º Conjunto
F33
Esta prova contém
M
5
A
26/08/2009
questões.
INSTRUÇÕES:
 Verifique se sua prova está completa.
 Preencha corretamente todos os dados solicitados no cabeçalho.
 Resoluções e respostas somente a tinta, azul ou preta.
 Utilize os espaços determinados para respostas, não ultrapassando seus limites.
 Evite rasuras e o uso de corretivos.
 Resoluções com rasuras ou corretivo não serão revisadas.
 Resoluções e respostas que estiverem a lápis não serão corrigidas.
 Boa prova!
-12
1) Um capacitor comercial tem os seguintes valores nominais: 50 pF (p=pico = 10 ) e 10V.
Valores nominais são os valores-limite que podem ser aplicados aos terminais do capacitor.
Determine:
1.1) a quantidade máxima de carga, em coulomb, armazenada por esse capacitor;
1.2) a energia elétrica máxima armazenada por este capacitor, em joule;
2) Admita que dois capacitores, um de 3 µF e outro de 6 µF, sejam conectados em série e
carregados sob uma diferença de potencial de 120V.
2.1) Calcule a capacitância resultante desta configuração;
2.2) Calcule a carga elétrica armazenada por este circuito;
2.3) Calcule a diferença de potencial, em volts, através do capacitor de 3µF.
3) Admita que dois capacitores, um de 3 µF e outro de 6 µF, sejam conectados em paralelo e
carregados sob uma diferença de potencial de 120V.
3.1)Calcule a capacitância resultante, em µF,desta configuração;
3.2)Calcule a energia elétrica armazenada, em joule, no circuito dado.
-7
4) Duas placas metálicas paralelas Q e P, isoladas, são eletrizadas com uma carga de 1,0 × 10
C, uma negativamente, e a outra, positivamente. A diferença de potencial entre elas vale 100
V.
4.1) Determine a energia elétrica armazenada nas placas.
4.2) Considere que um resistor de 50Ω é usado para ligar uma placa à outra. À
medida que as placas se descarregam, a intensidade da corrente elétrica no resistor
aumenta, diminui, ou não se altera? JUSTIFIQUE sua resposta.
4.3) Determine a quantidade total de calor liberado no resistor (efeito joule) durante o
processo de descarga das placas.
5) A expressão C= εo.S/d mostra que a capacidade do capacitor de placas paralelas é
diretamente proporcional à permissividade do vácuo (εo). Na expressão de sua capacidade a
letra “S” simboliza á área de sua placa e a letra “d” simboliza a distância entre as placas. O
vácuo é um isolante perfeito porque é ausência total de matéria, mas não é o meio de maior
constante de permissividade. Existem materiais que, imersos no campo elétrico do capacitor,
sofrem alterações microscópicas que lhes conferem uma constante de permissividade muito
maior que a do vácuo: são os dielétricos, elementos fundamentais para a ampliação da
capacidade dos capacitores. A permissividade (ε) de um dielétrico em relação à
permissividade do vácuo (εo) é dada por ε = k.εo, onde k é a constante dielétrica do
material, expressa por um valor numérico puro (veja a tabela dada a seguir). Substituindo a
constante dielétrica do vácuo entre as placas, podemos escrever a expressão da capacidade
do capacitor de placas paralelas da forma C= ε.S/d.
Material
k
vácuo
1
ar
1,00054
parafina
de 2,0 a 2,5
teflon
2,1
óleo de silicone
2,5
isopor
2,6
náilon
3,5
papel
3,7
quartzo fundido
de 3,8 a 4,1
baquelite
4,9
vidro pirex
de 4 a 6
neoprene
6,7
silício
12
germânio
16
água
80
titanato de estrôncio
230
2
Um capacitor tem placas paralelas de área S=40 cm separadas 2,0 mm uma da outra no vácuo.
-12
2
-1
-2
Responda as questões seguintes sabendo que εo=8,9.10 .C .N .m .
5.1) A capacidade, em faraday, deste capacitor com vácuo entre as placas;
5.2) A capacidade, em faraday, deste capacitor com uma película de silício entre as placas;
5.3) A carga elétrica, em coulomb, armazenada nesse capacitor quando ligado a uma diferença de
potencial de 6,0 V para o ítem 1.1;
5.4) A carga elétrica, em coulomb, armazenada nesse capacitor quando ligado a uma diferença de
potencial de 6,0 V para o ítem 1.2;
5.5) A energia elétrica armazenada, em joule nesse capacitor quando ligado a uma diferença de
potencial de 6,0 V para o ítem 1.1;
5.6) A energia elétrica armazenada, em joule nesse capacitor quando ligado a uma diferença de
potencial de 6,0 V para o ítem 1.2
1.1)
1.2)
1,0
PONTO
1,0 PONTO
2.1) 1,0 PONTO
2.2) 0,5 PONTO
2.3) 0,5 PONTO
3.1) 1,0 PONTO
3.2) 1,0 PONTO
4.1) 1,0 PONTO
4.2) O,5 PONTO
4.3) 0,5 PONTO
5.1) 0,4 PONTO
5.2) 0,4 PONTO
5.3) 0,4 PONTO
5.4) 0,2 PONTO
5.5) 0,4 PONTO
5.6) 0,2 PONTO
RASCUNHO