EF11 Capacitores

ESCOLA ESTADUAL “JOÃO XXIII”
A Escola que a gente quer é a Escola que a gente faz!
NATUREZA DA ATIVIDADE: EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO - ELETRODINÂMICA
DISCIPLINA: FÍSICA
ASSUNTO: CAPACITORES
PROFESSORA: MARILENE MARIA DE CARVALHO
Educando para
a Modernidade
desde 1967
ALUNO (A): _________________________________________________________
1) Para aumentar a capacitância de um capacitor
plano, deve-se
(A) substituir o dielétrico por outro, de constante
dielétrica menor.
(B) substituir o dielétrico por outro, de constante
dielétrica maior.
(C) reduzir a área das placas.
(D) aumentar a distância entre as placas.
(E) aumentar a ddp entre as placas.
2) Se dobrarmos a carga acumulada nas placas
de um capacitor, a diferença de potencial entre
suas placas ficará
(A) multiplicada por quatro.
(B) multiplicada por dois.
(C) dividida por quatro.
(D) dividida por dois.
3) Um capacitor plano está ligado a uma ddp de
120v e possui capacitância de 2.10-12 F. A carga
que esse capacitor armazena é igual a
(A) 2,4.10-10 C.
(B) 3,6.10-10 C.
(C) 4,8.10-10 C.
(D) 7,2.10-10 C.
(E) 9,6.10-10 C.
6) Se no laboratório dispomos somente de
capacitores de 2nF, então o número mínimo
destes dispositivos que devemos associar para
obtermos uma capacitância equivalente de 9nF é
(A) 4
(B) 3
(C) 5
(D) 7
(E) 6
7) Um capacitor de placas planas e paralelas é
totalmente carregado utilizando-se uma fonte de
12 volts em três situações diferentes. Na situação
A, ele permanece vazio. Em B, um dielétrico
preenche metade do volume entre as placas e,
em C, o mesmo dielétrico preenche todo o
volume entre as placas.
Assim, com relação às cargas acumuladas, é
CORRETO afirmar que
4) Considere um capacitor carregado com carga
de módulo 4,8.10-10 C. Sendo a ddp 110 V
medida entre as suas armaduras, determine a
capacitância do capacitor.
5) Um capacitor de 6µ F está ligado a uma
bateria de 12V conforme o esquema.
Calculando o valor da carga elétrica armazenada
no capacitor, encontramos
(A) 72µC .
(B) 72C.
(C) 2C.
(D) 2.10 6 C.
(A) as cargas em A, B e C terão o mesmo valor.
(B) A terá a maior carga e C, a menor.
(C) A terá a menor carga e C, a maior.
(D) B terá a maior carga e A, a menor.
(E) B terá a menor carga e C, a maior.
8) Quando dois capacitores, de capacitância C1 e
C2, são ligados a uma bateria, como mostrado na
figura a seguir, adquirem cargas Q1 e Q2,
respectivamente.
Sabendo que C1>C2, assinale a alternativa
CORRETA.
(A) Q1 > Q2
(B) Q1 = 2 Q2
(C) Q1 > Q2
(D) Q1 < 2 Q2
9)
Três
capacitores
idênticos,
quando
devidamente associados, podem apresentar uma
capacitância equivalente máxima de 18 µF. A
menor capacitância equivalente que podemos
obter com esses mesmos capacitores é de, em
µF
(A) 8
(B) 6
(C) 4
(D) 2
(E) 1
10) Um capacitor de placas paralelas, entre as
quais existe vácuo, está ligado a uma fonte de
tensão. Ao se introduzir um dielétrico entre as
placas
(A) a carga armazenada nas placas aumenta.
(B) o campo elétrico na região entre as placas
aumenta.
(C) a diferença de potencial entre as placas
aumenta.
(D) a capacitância diminui.
(E) a energia armazenada no capacitor diminui.
14) Leia atentamente o texto abaixo, que fala
sobre um tipo de memória de computador.
“Num chip de memória DRAM, cada bit é formado
pelo conjunto de um transístor e um capacitor. O
transistor controla a passagem da corrente
elétrica, enquanto o capacitor a armazena por um
curto período. Quando o capacitor contém um
impulso elétrico, temos um bit 1 e quando ele
está descarregado, temos um bit 0.
Quando falo em "capacitor", tenha em mente que
não estamos falando em nada similar aos
capacitores eletrolíticos da placa-mãe. Os
"capacitores" usados nos chips de memória são
extremamente pequenos e simples, basicamente
dois pequenos blocos de metal ligados ao
transistor, que conservam o impulso elétrico por
apenas uma fração de segundo.”
Site Guia do Hardware, http://www.guiadohardware.net/termos/memoria-ram ,
18/05/09.
Com relação à utilização do capacitor no texto
citado acima, é CORRETO afirmar corretamente
que finalidade de sua utilização pode ser melhor
explicada como
11) 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
120 V. A diferença de potencial, em volts, através
do capacitor de 3 µF, é
(A) armazenar energia.
(B) Fazer sintonização de radiofrequência.
(C) escrever informação digital.
(D) fazer a correção da reatância indutiva.
(A) 40 V
(B) 50 V
(C) 80 V
(D) 180 V
15) Um capacitor a ar é
carregado com uma fonte de 12,0
V e adquire uma carga de 5,0
mC. A seguir, a fonte é desligada
e um dielétrico de permissividade desconhecida é
colocado entre as placas do capacitor.
12) Uma esfera metálica oca (A) e outra maciça
(B) tem 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.
13) Uma esfera condutora de raio 9,0 cm que se
encontra no vácuo (k = 9.109 N.m²/C²) é
eletrizada e adquire um potencial de 100 V. Com
a mesma carga elétrica dessa esfera, um
condensador plano de 1,0 nF criaria entre suas
placas, distanciadas de 1,0 mm, um campo
elétrico uniforme de intensidade
(A) 1.10-4 V/m.
(B) 1.10-1 V/m.
(C) 1.102 V/m.
(D) 1.103 V/m.
(E) 1.105 V/m.
É CORRETO afirmar que
(A) a capacitância e a energia acumulada não
mudam.
(B) a capacitância e a energia acumulada
aumentam.
(C) a capacitância e a energia acumulada
diminuem.
(D) a capacitância aumenta e a energia
acumulada diminui.
(E) a capacitância diminui e a energia acumulada
aumenta.
16) Um capacitor de 20 µF, com ar entre as suas
placas está ligado a uma fonte de 80 V e em
seguida é desligado. Assinale a alternativa que
corresponde às cargas nas placas do capacitor.
(A) 1,6.10-3 C
(B) 1,6.10-2 C
(C) 2,0.10-3 C
(D) 1,2.10-3 C
17) Um capacitor é feito de duas placas
condutoras, planas e paralelas, separadas pela
distância de 0,5 mm e com ar entre elas. A
diferença de potencial entre as placas é de 200
V. Substituindo-se o ar contido entre as placas
por uma placa de vidro, de constante dielétrica
cinco vezes maior do que o do ar, e
permanecendo constante a carga das placas,
qual será a diferença de potencial nessa nova
situação?
(A) 8 V.
(B) 40 V.
(C) 1.000 V.
(D) 25.000 V.
18) Um capacitor ideal de placas planas paralelas
é carregado mediante a aplicação de uma d.d.p.
entre suas placas. A distância entre as placas é
então duplicada, mantendo-se a mesma d.d.p.
entre elas. Nessa nova situação, a carga nas
placas _________ e a energia eletrostática
armazenada no capacitor __________.
21) Um capacitor é feito de duas placas
condutoras, planas e paralelas, separadas pela
distância de 0,3 mm e com ar entre elas. A
diferença de potencial entre as placas é de 200
V.
(A) Substituindo-se o ar contido entre as placas
por uma placa de vidro, de constante dielétrica 5
vezes maior do que a do ar, e permanecendo
constante a carga das placas, qual será a
diferença de potencial nessa nova situação?
(B) Sabendo-se que o máximo campo elétrico
que pode existir no ar seco sem produzir
descarga é de 0,8 x 106 volt/metro, determine a
diferença de potencial máxima que o capacitor
pode suportar, quando há ar seco entre as
placas.
22) considere um capacitor composto por duas
placas condutoras paralelas que está sujeito a
uma diferença de potencial de 100V,
representado na figura a seguir:
Preencher CORRETAMENTE as lacunas, na
sequência em que aparecem na frase acima.
(A) dobra - reduz-se à metade
(B) não se altera - dobra
(C) reduz-se à metade - reduz-se à metade
(D) dobra - dobra
19) A capacitância de placas planas e paralelas é
C = ε0A/d, onde ε0 é a permissividade elétrica do
vácuo, A é a área das placas e d é a distância
entre as placas. Uma chapa plana condutora,
isolada e de espessura desprezível foi
introduzida bem no meio entre as placas do
capacitor, como mostra a figura.
A nova capacitância vale
(A) C/3.
(B) C.
(C) 2 C.
(D) C/2.
(E) 3 C.
20) A energia armazenada pela associação de 3
capacitores de mesmo valor nominal, mostrada a
seguir, é 0,1J. A capacitância de cada capacitor é
(A) 10 µF
(B) 15 µF
(C) 20 µF
(D) 25 µF
(E) 30 µF
Preencha os campos com V (verdadeiro) ou F
(falso).
( ) o potencial elétrico na placa A é maior que na
placa B.
( ) entre as placas há um campo elétrico cujo
sentido vai da placa B para a placa A.
( ) se a capacitância deste capacitor for igual a
1,00 µF, a carga elétrica em cada placa terá
módulo igual a 10,0 µC.
( ) um elétron que estiver localizado entre as
placas, será acelerado em direção à placa A.
( ) se a distância entre as placas for reduzida à
metade, a capacitância do capacitor irá duplicar.
( ) este capacitor pode ser usado como um
elemento para armazenar energia.
23) O capacitor é o elemento do circuito
eletrônico que tem a função de acumular cargas
elétricas. Um técnico precisa de um capacitor de
2,5 µF, mas só dispõe de capacitores de 1 µF.
Uma associação para que ele consiga esse valor
terá, no mínimo, um número de capacitores igual
a
(A) um.
(B) dois.
(C) três.
(D) quatro.
(E) cinco.
24) O circuito a seguir representa uma bateria de
12V e três capacitores de capacitâncias C1 =40 μ
F e C2‚=C3=20μ F.
27) Um raio entre uma nuvem e o solo ocorre
devido ao acúmulo de carga elétrica na base da
nuvem, induzindo uma carga de sinal contrário na
região do solo abaixo da nuvem. A base da
nuvem está a uma altura de 2 km e sua área é de
200 km2. Considere uma área idêntica no solo
abaixo da nuvem. A descarga elétrica de um
único raio ocorre em 10" s e apresenta uma
corrente de 50 kA. Considerando e0 = 9 × 10-12
F/m, responda.
A carga elétrica armazenada no capacitor de 40
µF e a diferença de potencial nos terminais de
um dos capacitores de 20 µF são,
respectivamente,
(A) Qual é a carga armazenada na base da
nuvem no instante anterior ao raio?
(A) 4,8.10-4 C e 6,0 V.
(B) 4,8.10-4 C e 3,0 V.
(C) 2,4.10-4 C e 6,0 V.
(D) 2,4.10-4 C e 3,0 V.
(E) 1,2.10-4 C e 12,0 V.
25) A figura representa o processo de descarga
de um capacitor como função do tempo.
No tempo t = 0, a diferença de potencial entre as
placas do capacitor era Vo = 12 volts. No instante
de tempo t1, assinalado no gráfico, a diferença de
potencial, em volts, entre as placas do capacitor
é
(A) 1,5
(B) 3,0
(C) 4,5
(D) 6,0
(E) 7,5
26) Suponha que se tenha um capacitor com
placas planas e paralelas, de capacitância C1 e
com o vácuo entre as placas. Se colocarmos um
dielétrico de constante dielétrica com valor 12
entre as placas e aumentarmos a área de cada
placa de 100%, e, ao mesmo tempo, diminuir-se
de 20% a distância entre as placas, o capacitor
adquire a capacitância C2.
(B) Qual é a capacitância do sistema nuvem-solo
nesse instante?
(C) Qual é a diferença de potencial entre a
nuvem e o solo imediatamente antes do raio?
28) A figura mostra um
dial para sintonizar as
estações em um rádio.
Esse
dispositivo,
juntamente com uma
bobina de indutância
fixa, forma o circuito
sintonizador
do
rádio.
O dial é constituído por dois conjuntos de placas
metálicas (na forma de meios discos). Um
conjunto é fixo e é submetido a um potencial
elétrico VA, enquanto o outro pode girar em torno
de um eixo mantido em um potencial VB.
Qual a alternativa caracteriza esse conjunto de
placas?
(A) Capacitores planos de capacitâncias variáveis
associados em paralelo.
(B) Capacitores planos de capacitâncias
constantes associados em paralelo.
(C) Capacitores planos de capacitâncias variáveis
associados em série.
(D) Capacitores planos de capacitâncias
constantes associados em série.
(E) Capacitores planos de capacitâncias variáveis
associados de forma mista.
A partir desses dados, assinale a alternativa
CORRETA.
29) Um capacitor plano e de placas paralelas
possui uma diferença de potencial (ddp) entre as
placas igual a V e armazena uma quantidade de
carga Q0. Se dobrarmos a área das placas e
reduzirmos pela metade a distância entre elas,
mantendo constante a ddp, é CORRETO afirmar
que a carga Q armazenada será
(A) C2 = 26 C1
(B) C2 = 32 C1
(C) C2 = 12 C1
(D) C2 = 30 C1
(A) 4 Q0.
(B) 2 Q0.
(C) 3 Q0.
(D) Q0.
30) Atualmente, existem inúmeras opções de
celulares com telas
sensíveis ao toque
(touchscreen) .Para decidir qual escolher, é bom
conhecer as diferenças entre os principais tipos
de telas sensíveis ao toque existentes no
mercado. Existem dois sistemas básicos usado
para reconhecer o toque de uma pessoa:
- O primeiro sistema consiste de um painel de
vidro normal, recoberto por duas camadas
afastadas por espaçadores. Uma camada
resistente a riscos é colocada por cima de todo o
conjunto. Uma corrente elétrica passa através
das duas camadas enquanto a tela está
operacional. Quando um usuário toca a tela, as
duas camadas fazem contato exatamente
naquele ponto. A mudança no campo elétrico é
percebida, e as coordenadas do ponto de contato
são calculadas pelo computador.
- No segundo sistema, uma camada que
armazena carga elétrica é colocada no painel de
vidro do monitor. Quando um usuário toca o
monitor com seu dedo, parte da carga elétrica é
transferida para o usuário, de modo que a carga
na camada que a armazena diminui. Esta
redução é medida nos circuitos localizados em
cada canto do monitor. Considerando as
diferenças relativas de carga em cada canto, o
computador calcula exatamente onde ocorreu o
toque.
Disponível em: http://www.eletronicos.hsw.uol.com.br.
Acesso em: 18 set. 2010 (adaptado).
O elemento de armazenamento de carga análogo
ao exposto no segundo sistema e a aplicação
correspondente são, respectivamente,
(A) receptores — televisor.
(B) resistores — chuveiro elétrico.
(C) geradores – telefone celular
(D) fusíveis – caixa de força residencial
(E) capacitores — flash de máquina fotográfica
31) No circuito da figura abaixo, assinale o item
que corresponde à carga elétrica e à energia
potencial elétrica armazenada no capacitor.
32) Rigidez dielétrica de um meio isolante é o
valor máximo do campo elétrico a que o meio
pode ser submetido, sem se tornar um condutor.
Durante tempestades, um tipo comum de
descarga elétrica acontece quando cargas
negativas se concentram na parte mais baixa de
uma nuvem, induzindo cargas positivas na região
do solo abaixo dessa nuvem. A quantidade de
carga na nuvem vai aumentando até que a
rigidez dielétrica do ar é alcançada. Nesse
momento, ocorre a descarga elétrica. Considere
que o campo elétrico entre a nuvem e o solo é
uniforme.
Para a solução desta questão, utilize estes
dados, que são típicos de descargas elétricas na
atmosfera:
Com base nessas informações,
(A) DETERMINE a diferença de potencial elétrico
estabelecida entre a nuvem e o solo ao se iniciar
a descarga.
(B) CALCULE a quantidade de carga elétrica que
é transferida, da nuvem para o solo, na descarga.
(C) Recomenda-se que, para se protegerem de
descargas elétricas durante uma tempestade,
motoristas e passageiros devem permanecer no
interior do veículo. EXPLIQUE por que essa
recomendação é pertinente.
33) Considere a associção de capacitores,
conforme mostrado na figura.
Os capacitores têm capacitância de C1 = C2 = C3
= 6 µF alimentados por uma bateria de 12 V.
A carga nos capacitores é
(A) 180 µC e 10000 µJ.
(B) 200 µC e 12000 µJ.
(C) 200 µC e 11000 µJ.
(D) 200 µC e 10000 µJ.
(A) Q1 = 36 µC, Q2 = 72 µC e Q3 = 36 µC.
(B) Q1 = 36 µC, Q2 = 36 µC e Q3 = 36 µC.
(C) Q1 = 72 µC, Q2 = 36 µC e Q3 = 36 µC.
(D) Q1 = 36 µC, Q2 = 36 µC e Q3 = 72 µC.
(E) Q1 = 72 µC, Q2 = 36 µC e Q3 = 18 µC.
34) A disritmia é um problema cardíaco que pode
ser tratado com o uso de marcapasso. Esse
dispositivo é constituído por uma pilha elétrica P,
um capacitor C, uma resistência elétrica R, que é
o próprio coração, e uma chave seletora S, que
ora está na posição 1, ora na posição 2.
36) A figura à esquerda ilustra um capacitor
eletrolítico do tipo bastante utilizado em
dispositivos elétricos em geral, tais como placas
mães (figura à direita) e placas de vídeo de
computadores. A sua função é essencialmente
armazenar pequenas quantidades de energia, de
modo a absorver variações na corrente elétrica,
protegendo os demais componentes eletrônicos
do circuito ligados a ele. Qual a quantidade de
energia elétrica armazenada por um capacitor
eletrolítico de capacitância 100 µF = 10-4 F,
submetido a uma tensão de 60 V entre os seus
terminais?
Quando a chave seletora está na posição 1, o
capacitor é
(A) carregado, enquanto na posição 2 o capacitor
é descarregado, com o coração recebendo um
estímulo elétrico.
(B) descarregado, com o coração recebendo um
estímulo elétrico, enquanto na posição 2 o
capacitor é carregado.
(C) carregado, com o coração recebendo um
estímulo elétrico, enquanto na posição 2 o
capacitor é descarregado.
(D) descarregado, enquanto na posição 2 o
capacitor é carregado, com o coração recebendo
um estímulo elétrico.
(E) descarregado, assim como ocorre na posição
2, com o coração recebendo ininterruptamente
um estímulo elétrico.
(A) 0,09 J.
(B) 0,18 J.
(C) 0,27 J.
(D) 0,36 J.
(E) 0,42 J.
37) A figura ilustra um cubo de madeira
parcialmente submerso em um líquido de
densidade µ. Sua face superior está coberta por
uma placa metálica quadrada P1. Uma placa
idêntica P2, fixada em um suporte, forma com a
primeira um capacitor de placas paralelas.
35) Pretende-se consertar uma máquina
fotográfica, cujo flasch não funciona. Sabendo
que o flasch, ao ser acionado, conecta um
capacitor, inicialmente carregado com ddp de 300
V, à lâmpada do flash durante 1 ms. Deseja-se
testar a lâmpada do flash, mas dispomos apenas
de capacitores de 200 µF, que suportam no
máximo uma ddp de 150 V. Portante, devemos
usar uma associação de capacitores para
alimentar a lâmpada.
As placas estão carregadas
com uma carga Q, havendo
entre elas uma capacitância
C e uma tensão elétrica V,
armazenando o capacitor
uma energia E. Se o líquido
for substituído por igual
quantidade de outro com
densidade
maior,
a
capacitância (I), a tensão
entre as placas (II) e a
energia armazenada (III).
(A) Desenhe um circuito, contendo uma
associação com o menor número de capacitores
disponíveis, capaz de testar a lâmpada do flash,
indicando a ligação da lâmpada ao circuito.
A opção que corresponde ao preenchimento
correto das lacunas (I), (II) e (III) é
(B) Calcule a energia armazenada na associação
de capacitores do item A.
(C) Calcule a potência da luz emitida,
considerando que toda a energia da associação
de capacitores é convertida em luz.
38) Um capacitor foi conectado a uma pilha de
ddp 1,5 V por meio de fios de resistência elétrica
insignificante.
Quando a chave for ligada, o voltímetro indicará
(A) imediatamente o valor máximo de 1,5 V assim
como o amperímetro indicará no mesmo instante
um valor máximo, permanecendo ambas as
leituras inalteradas com o passar do tempo.
(B) inicialmente 0 V, aumentando com o tempo
até 1,5 V, enquanto que o amperímetro manterá
a indicação do valor máximo e diferente de zero
para a corrente elétrica.
(C) inicialmente 1,5 V, mostrando gradativamente
uma queda na diferença de potencial até o valor
0 V, enquanto que o amperímetro, partindo de 0
A, mostrará valores crescentes até um valor
máximo.
(D) imediatamente 1,5 V, enquanto que o
amperímetro indicará o valor 0 A, mantendo
ambas as indicações inalteradas com o tempo.
(E) imediatamente 1,5 V, enquanto que o
amperímetro, partindo de um valor máximo,
mostrará uma gradual queda de corrente até
atingir o valor 0 A.
39) Sabendo-se que o ar se torna condutor
quando o campo elétrico ultrapassa o valor de 30
kV/cm, a carga elétrica máxima, em Coulomb, de
um capacitor de placas paralelas, de área 100
cm2 e tendo o ar como dielétrico, é igual a
(Considere a permissividade do ar igual a 8,85 x
10-12 C/Nm2.)
(A) 2,7.10-7.
(B) 6,0.10-7.
(C) 30,0.10-7.
(D) 67,0.10-7.
40) A figura
capacitores.
indica
uma
associação
de
Os pontos A e B do circuito são ligados aos polos
de uma bateria.
Determine a razão entre as ddp’s VAC (entre os
pontos A e C) e VCB (entre os pontos C e B).
41) Dois capacitores idênticos, cujas placas
possuem 1,00 cm² quadrados de área cada uma,
estão associados em série, sob uma d.d.p de
12,0 V. Deseja-se substituir os dois capacitores
por um único capacitor que tenha uma
capacidade elétrica equivalente à da associação.
Se o novo capacitor também for plano, possuir o
mesmo dielétrico e mantiver a mesma distância
entre as placas, a área de cada uma delas
deverá ter
(A) 0,25 cm².
(B) 0,50 cm².
(C) 1,5 cm².
(D) 2,0 cm².
(E) 4,0 cm².
Respostas
1) B
2) B
3) A
4) 5,28.10-8 F
5) A
6) E
7) C
8) A
9) D
10) A
11) C
12) C
13) D
14) C
15) D
16) A
17) B
18) C
19) B
20) E
21) (A) 40 V (B) 400 V
22) V; F; F; V; V; V
23) D
24) A
25) C
26) D
27) (A) 50 C (B) 9.10-7 F (C) 5,6.107 V
28) A
29) A
30) E
31) D
32) (A) 1,5.1010 V (B) 60 C (C) Blindagem
33) C
34) A
35) (A)
(B) 4,5 J
(C) 4,5.103 W
36) B
37) C
38) E
39) A
40) VAC/VCB = 18
41) B