Capacitores - Exercícios resolvidos de Física 3

 Exercícios resolvidos de Física 3 (Eletromagnetismo, ondas e comportamento da luz)

 01) Um capacitor plano de capacitância 5 μF recebe uma carga elétrica de 20 μC. Determine:

a. a ddp U entre as armaduras do capacitor;

b. a energia potencial elétrica armazenada no capacitor.

02) Capacitores são elementos de circuito destina­dos a:

a. armazenar corrente elétrica.

b. permitir a passagem de corrente elétri­ca de intensidade constante.

c. corrigir as variações de tensão nos apa­relhos de televisão.

d. armazenar energia elétrica.

e. nenhuma das afirmações acima é satis­fatória.

03)  Calcule a carga elétrica adquirida por um capacitor de 100 μF, quando conectado a uma fonte de ten­são de 120 V.

04) Um capacitor de 8,0 · 10^–6 F é sujeito a uma diferença de potencial de 30 V. Determine a carga que ele acumulou.

05) Calcule a energia potencial elétrica armazenada por um capacitor de 2 μF, quando ligado a uma fonte de tensão e carregado com uma carga elétrica de 10 μC. 

06) Uma pequena esfera de isopor, de massa 0,512 g, está em equilíbrio entre as armaduras de um capacitor de placas paralelas, sujeito às ações exclusivas do campo elétrico e do cam­po gravitacional local.

Considerando g=10m/s², pode-se dizer que essa pequena esfera possui:

a. um excesso de 1,0 . 10¹² elétrons, em relação ao número de prótons.

b. um excesso de 6,4 . 10¹² prótons, em relação ao número de elétrons.

c. um excesso de 1,0 . 10¹² prótons, em relação ao número de elétrons.

d. um excesso de 6,4 . 10¹² elétrons, em relação ao número de prótons.

e. um excesso de carga elétrica, porém impossível de ser determinado.

07) Um exemplo de capacitor é o flash da máquina fotográfica. Este elemento armazena energia elétrica e, quando acionado, libera esta ener­gia em um tempo muito curto, resultando em um excesso de luz no ambiente. Um capacitor plano de placas paralelas muito longas é ali­mentado por uma bateria de fem de 1,5 volts. Considerando que as placas estão distantes 3 centímetros, obtenha a intensidade do campo elétrico entre as placas.

08) Numa fábrica, trabalha-se com um pó inflamá­vel que entra em combustão quando atingido por uma faísca elétrica de energia igual ou su­perior a 0,1 mJ = 10⁻⁴ J. É comum que um ope­rário adquira carga elétrica por eletrização ao caminhar, por exemplo, sobre uma superfície rugosa. Considere que o operário tenha uma capacitância equivalente a 2 · 10⁻¹⁰ F. Qual o máximo valor de diferença de potencial em relação ao ambiente que o operário pode car­regar a fim de evitar que uma faísca incendeie o pó inflamável?

a. 10 V

b. 20 V

c. 100 V

d. 200 V

e. 1000 V

09) Pretende-se usar duas placas de metal com 1 m² de área para construir um capacitor de placas paralelas.

a) Qual deve ser a distância entre as placas para que a capacitância do dispositivo seja 1F?

b) O dispositivo é fisicamente viável?

10) Dois capacitores, C₁ = 30 µF e C₂ = 20 µF, ini­cialmente descarregados, são associados e li­gados a um gerador ideal de 12 V. Determine a carga elétrica e a ddp em cada ca­pacitor se eles estão associados em série.

11) A figura abaixo representa uma determinada associação de capacitores:

A)   Encontre a capacitância equivalente da associação;

B)   Determine a carga armazenada por cada capacitor.

C)   Determine a energia potencial elétrica armazenada por cada capacitor.

12) Dois capacitores de placas paralelas, ambos com capacitância de 6 µF, são ligados em paralelo a uma bateria de 10 V. Em seguida, a distância entre as placas de um dos capacitores é reduzida à metade. Quando essa mudança ocorre;

a) qual é a carga adicional transferida aos capacitores pela bateria?

b) qual é o aumento da carga total armazenada pelos capacitores? 

13) Um capacitor de 100 pF é carregado por uma diferença de potencial de 50V e a bateria é usada para carregar o capacitor é desligada. Em seguida, o capacitor é ligado em paralelo com um segundo capacitor, incialmente descarregado. Se a diferença de potencial entre as placas do primeiro capacitor cai para 35V, qual é a capacitância do segundo capacitor?

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