TD 22 - Capacitores - Projeto Futuro Militar

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Exercícios – Capacitores
1-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.
2-A eletrostática estuda a obtenção e interação das cargas
elétricas em repouso. Analise as informações abaixo.
I. Na eletrização por atrito, os corpos adquirem cargas
elétricas de sinais contrários.
II. O campo elétrico no interior de um condutor eletrizado
em equilíbrio eletrostático é nulo.
III. O capacitor é um componente elétrico que tem a
função de armazenar cargas elétricas.
Podemos considerar verdadeira(s) a(s) afirmação(ões):
a) II e III
b) nenhuma
c) I e III
d) I e II
e) todas
3-Se dobrarmos a carga acumulada nas placas de um capacitor, a diferença de potencial entre suas placas ficará:
a) inalterada.
b) multiplicada por quatro.
c) multiplicada por dois.
d) dividida por quatro.
e) dividida por dois.
4-Um capacitor, de capacitância desconhecida, tem sido
usado para armazenar e fornecer energia a um aparelho
de TV. O capacitor é carregado com uma fonte de 1.000 V,
armazenando uma carga de 10 C. O televisor funciona num
intervalo de diferença de potencial entre 80 V e 260 V.
Quando ocorre falta de energia, liga-se o capacitor ao
televisor e este consegue funcionar durante cerca de 5
minutos. A carga que fica armazenada no capacitor, no
instante em que o televisor deixa de funcionar, é de:
a) 1 C
b) 10 C
c) 2,6 C
d) 0,8 C
5-Um capacitor de 10 μF está carregado e com uma
diferença de potencial de 500 V. Qual é a energia de sua
descarga?
a) 2,51 J
b) 2,15 J
c) 1,25 J
d) 5,21 J
e) 12,5 J
6-Para tirar fotos na festa de aniversário da filha, o pai
precisou usar o flash da máquina fotográfica. Esse
dispositivo utiliza duas pilhas de 1,5 V, ligadas em série,
que carregam completamente um capacitor de 15 μF. No
momento da fotografia, quando o flash é disparado, o
capacitor, completamente carregado, descarrega-se sobre
sua lâmpada, cuja resistência elétrica é igual a 6 Ω.
Calcule o valor máximo:
a) da energia armazenada no capacitor;
b) da corrente que passa pela lâmpada quando o flash é
disparado.
–5
7-A carga de um capacitor sofre um aumento de 6,0 · 10
μC, quando a diferença de potencial entre seus terminais
aumenta de 50 V para 60 V. Esse capacitor tem
capacidade:
a) 12 μF
b) 30 μF
c) 6 μF
d) 2 μF
e) 1 μF
8-A carga no capacitor do circuito mostrado vale:
a) 10 μC
b) 20 μC
c) 30 μC
d) 40 μC
e) 50 μC
9-No circuito a seguir, estando o capacitor com plena
carga, levamos a chave K da posição 1 para a 2. A
quantidade de energia térmica liberada pelo resistor de
5Ω, após essa operação, é:
a) 1 J
c) 6 J
e) 15 J
b) 3 J
d) 12 J
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10-Dado o circuito abaixo, pede-se, calcular a energia
potencial elétrica do capacitor.
13-Duas baterias, de fem 10 V e 20 V, estão ligadas a duas
resistências de 200 Ω e 300 Ω com um capacitor de 2 μF,
como mostra a figura.
–5
a) 2 · 10 J
–6
b) 2 · 10 J
–7
c) 2 · 10 J
–8
d) 2 · 10 J
11-No circuito visto na figura, a bateria é ideal e o
capacitor C tem capacitância igual a 7,0μF. Determine a
carga do capacitor C.
Sendo Qc a carga armazenada no capacitor e Pd a potência
total dissipada pelos resistores depois de estabelecido o
regime estacionário, conclui-se que:
a) Qc = 14 μC e Pd = 0,1 W
b) Qc = 28 μC e Pd = 0,2 W
c) Qc = 28 μC e Pd = 10 W
d) Qc = 32 μC e Pd = 0,1 W
e) Qc = 14 μC e Pd = 0,2 W
–6
12-O circuito representado é composto de um gerador
com resistência interna desprezível, um interruptor,
inicialmente aberto, um amperímetro ideal, um resistor e
um capacitor. Fecha-se o interruptor e espera-se que a
leitura do amperímetro indique 0 (zero). Nessas condições,
pode-se afirmar que a tensão no capacitor, em volts, será
igual a:
a) 0
b) 3
c) 6
d) 9
e) 12
14-Um capacitor de capacitância igual a 0,25x10 F é
5
carregado até um potencial de 1,00 ⋅ 10 V, sendo então
5
descarregado até 0,40 ⋅ 10 V num intervalo de tempo de
0,1 s, enquanto transfere energia para um equipamento de
raio X. A carga total, Q, e a energia ε, fornecidas ao tubo de
raios X são mais bem representadas, respectivamente, por:
a) Q = 0,005 C e ε = 1.250 J
b) Q = 0,025 C e ε = 1.250 J
c) Q = 0,025 C e ε = 1.050 J
d) Q = 0,015 C e ε = 1.250 J
e) Q = 0,015 C e ε = 1.050 J
15-Quando se duplica a distância entre as armaduras
(placas) de um capacitor de placas planas e paralelas, a
capacidade desse capacitor:
a) se reduz à metade.
b) dobra.
c) triplica.
d) se reduz a um terço.
e) se mantém constante.
16-Você dispõe de um capacitor de placas planas e
paralelas. Se dobrar a área das placas entre elas, a
capacitância original ficará:
a) inalterada.
b) multiplicada por dois.
c) multiplicada por quatro.
d) dividida por dois.
e) dividida por quatro.
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17-Um capacitor plano é eletrizado e isolado. Aumentando-se a separação entre as armaduras:
a) a carga em cada armadura diminui.
b) a carga em cada armadura aumenta.
c) a capacidade do condensador aumenta.
d) a capacidade do condensador diminui.
18-Qual ou quais das seguintes afirmações, relativas à
carga de um capacitor isolado da fonte de tensão, estão
certas?
I. A carga aumenta com a distância entre as placas.
II. A carga aumenta quando a distância entre as placas
diminui.
III. A carga depende do dielétrico.
IV. A carga é medida em microfarads.
a) Somente IV.
b) I e III.
c) II e III.
d) II e IV.
e) nenhuma.
19-A colocação de um material isolante entre as placas de
um capacitor, em lugar do vácuo, produz o seguinte efeito:
a) o aumento da capacidade do capacitor.
b) a diminuição da capacidade do capacitor.
c) nada se altera no funcionamento do capacitor.
d) a transformação do capacitor em um isolante elétrico.
e) a transformação do capacitor em um condutor elétrico.
20-A capacidade eletrostática (ou capacitância) de um capacitor plano depende, dentre outros, do(s) seguinte(s)
parâmetro(s):
a) da carga armazenada.
b) da diferença de potencial entre as placas do capacitor.
c) da carga e da diferença de potencial.
d) da distância entre as placas do capacitor.
e) da carga e da distância entre as placas do capacitor.
21-Um técnico em eletrônica dispõe de um capacitor de
placas paralelas tendo apenas ar entre as placas. Ele
precisa aumentar o valor da capacitância deste capacitor.
Assinale a alternativa, que não corresponde a uma possível
maneira de fazê-lo:
a) Diminuir a distância entre as placas.
b) Aumentar a área das placas.
c) Inserir um folha de papel entre as placas.
d) Preencher o espaço entre as placas com óleo mineral.
e) Aumentar a carga armazenada nas placas.
22-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.
a) 0,5 V/m
b) 5,0 V/m
c) 50 V/m
d) 500 V/m
e) 2 V/m
23-Um capacitor de placas paralelas está ligado a uma
bateria de tensão constante. O capacitor contém uma
carga de 6 μC, e a distância entre as placas é 0,3 mm.
Mudando a distância para 0,4 mm, a carga mudará para:
a) 6,0 μC
b) 3,3 μC
c) 2,5 μC
d) 4,5 μC
24-Um capacitor de placas planas e paralelas, isolado a ar,
é carregado por uma bateria. Em seguida, o capacitor é
desligado da bateria, e a região entre as placas é
preenchida com óleo isolante. Sabendo-se que a constante
dielétrica do óleo é maior do que a do ar, pode-se afirmar
que:
a) a carga do capacitor aumenta e a ddp entre as placas
diminui.
b) a capacitância do capacitor aumenta e a ddp entre as
placas diminui.
c) a capacitância do capacitor diminui e a ddp entre as
placas aumenta.
d) a carga do capacitor diminui e a ddp entre as placas
aumenta.
25-Qual o valor da razão C1/C2 entre as capacidades de
dois capacitores em que o primeiro tem a área das placas
igual ao dobro da área das placas do segundo, a distância
entre as placas do primeiro igual à metade da distância
entre as placas do segundo e o mesmo dielétrico entre
elas?
a) 2
b) 4
c) 8
d) 1/4
e) 1/8
26-Um capacitor de placas paralelas é carregado ligandose suas placas aos terminais de um gerador de corrente
contínua (bateria). Se não for desfeita a ligação com o
gerador, e reduzirmos a distância entre as placas do
capacitor, podemos afirmar que:
01. a capacitância do capacitor aumenta.
02. haverá aumento de carga nas placas do capacitor.
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04. a ddp entre as placas do capacitor permanecerá
constante.
08. a intensidade do campo elétrico entre as placas do
capacitor aumenta.
16. as intensidades do campo elétrico e do potencial
elétrico diminuem.
32. a intensidade do campo elétrico aumenta e a do
potencial diminui entre as placas do capacitor.
Some os itens corretos.
27-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.
a) Substituindo-se o ar contido entre as placas por uma
placa de vidro, de constante dielétrica cinco 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
5
existir no ar seco sem produzir descarga é de 8 ⋅10
volt/metro, determine a diferença de potencial máximo
que o capacitor pode suportar, quando há ar seco entre as
placas.
28-Podemos entender, simplificadamente, a descarga
elétrica entre duas nuvens, supondo que elas se comportem como um capacitor ideal de placas paralelas, com
cargas iguais e de sinais opostos. Considere que a distância
entre essas duas nuvens seja de 150 m e que a
capacitância do sistema formado pelas nuvens seja igual a
–8
1,6 ⋅ 10 F
a) Qual a carga elétrica acumulada em cada uma dessas
nuvens, para provocar uma descarga elétrica entre elas,
6
sabendo-se que um campo elétrico de módulo igual 3 10
V/m ioniza o ar entre as nuvens?
b) Supondo que toda a energia fornecida pela descarga
elétrica fosse armazenada, quantas lâmpadas de 60 W
poderiam ficar acesas durante uma hora, utilizando essa
energia?
29-Três capacitores iguais, com ar entre suas placas, são
ligados a uma bateria, como mostra a figura abaixo. Em
seguida, é inserida mica (k = 6) entre as placas do capacitor
C2 e, entre as placas do capacitor C3, é inserido vidro (k =
8), sendo k a constante do material isolante.
Nessa nova situação, apenas uma alternativa está
adequada. Qual é?
a) O capacitor C1 armazena mais energia.
b) O capacitor C1 acumula mais cargas que C2 e C3.
c) A capacitância equivalente torna-se cinco vezes maior.
d) A ddp entre as placas de C3 é maior do que a ddp entre
as placas de C1 e C2.
e) Com a introdução do dielétrico, C2 e C3 deixam de se
comportar como capacitores.
30-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 três
capacitores é, em μF:
a) 8
b) 6
c) 4
d) 2
e) 1
31-No circuito abaixo, qual a carga adquirida pelo
capacitor?
32-Dois capacitores planos idênticos, cujas placas possuem
2
1,00 cm de área cada uma, estão associados em série, sob
uma ddp 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:
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35-Três capacitores, C1 = C2 = 1,0 μF e C3 = 3,0 μF, estão
associados como mostra a figura. A associação de
capacitores está submetida a uma diferença de potencial
de 120 V fornecida por uma bateria. Calcule o módulo da
diferença de potencial entre os pontos B e C, em volts.
2
a) 0,25 cm
2
b) 0,50 cm
2
c) 1,5 cm
2
d) 2,0 cm
2
e) 4,0 cm
33-No circuito abaixo, a carga armazenada pelo capacitor
vale:
36-Um mau técnico eletrônico, querendo reduzir de 20% a
capacidade existente em um trecho de circuito igual a 10
μF, colocou-o em paralelo com outro capacitor de 2 μF.
Para reparar o erro e obter o valor desejado, que valor de
capacidade você colocaria em série com a associação
anterior?
a) 3 C
b) 5 C
c) 2,5 μC
d) 5 μC
34-Dada a associação abaixo, em que:
O capacitor equivalente tem capacidade de:
a) 1,2 μF
b) 2,8 μF
c) 3,0 μF
d) 3,8 μF
e) 4,8 μF
37-A figura adiante 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 V0 =
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
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b) 3,0
c) 4,5
d) 6,0
e) 7,5
38-São dados um capacitor de capacitância (ou capacidade) C, uma bateria de fem ε e dois resistores cujas
resistências são, respectivamente, R1 e R2.
Se esses elementos forem arranjados como na figura, a
carga armazenada no capacitor será nula. Justifique esta
afirmação.
41- As afirmativas abaixo referem-se à associação em série
-6
-6
de três capacitores, C1 = 12×10 F, C2 = C3 = 8×10 F
submetida à diferença de potencial de 8,0 V. É errado
afirmar que:
–5
a)a energia armazenada na associação é igual a 9,6 . 10 J
–5
b)a carga armazenada em cada capacitor é igual a 2,4 10
C
–
c)a carga total armazenada na associação é igual a 2,4 10
5
J
d)os três capacitores podem ser substituídos por um único
-6
capacitor de capacitância igual a 28 x 10 F.
39-Teclas capacitivas de um teclado de computador
funcionam pela variação da capacitância entre duas placas
2
paralelas. Na figura, a área (A) de cada placa é de 1,0 cm ,
e as distâncias (d) mínima e máxima entre elas são de 1,0
mm e 6,0 mm, respectivamente. Esboce o gráfico da
capacitância em função da distância, para uma tecla.
–12
ε = 8,86 · 10 F/m
42-No circuito elétrico ilustrado ao lado, tem-se um
amperímetro ideal A que indica 500 mA, quando a chave K
está ligada no ponto B. Ao se ligar a chave no ponto D, a
energia elétrica adquirida pelo capacitor é de
–9
a) 5 . 10 J
–9
b) 10 . 10 J
–9
c) 15 . 10 J
–9
d) 20 . 10 J
–9
e) 25 . 10 J
40- Na figura C1 = 3 μF e C2 = 2 μF.
a)Calcule a capacitância equivalente da rede entre os
pontos ‘a’ e ‘b’.
b)Calcule a carga em cada um dos capacitores C1 mais
próximos de ‘a’ e ‘b’ quando Vab = 900 V.
c)Com
Vab
=
900
V,
calcule
Vcd.
43-A eletrostática estuda a obtenção e interação das
cargas elétricas em repouso. Analise as informações
abaixo.
I. Na eletrização por atrito, os corpos adquirem cargas
elétricas de sinais contrários.
II. O campo elétrico no interior de um condutor eletrizado
em equilíbrio eletrostático é nulo.
III. O capacitor é um componente elétrico que tem a
função de armazenar cargas elétricas.
Podemos considerar verdadeira(s) a(s) afirmação(ões):
a) II e III
b) nenhuma
c) I e III
d) I e II
e) todas
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44-Dado o circuito elétrico esquematizado na figura,
obtenha:
a) a carga no condensador enquanto a chave ch estiver
aberta;
b) a carga final no condensador após o fechamento da
chave.
descarregados. Fechando-se simultaneamente as chaves S1
e S2, qual a carga no capacitor C3, em unidades de μC, após
se estabelecer o equilíbrio eletrostático?
48-Considere o circuito abaixo, onde E = 10V, C1 = 2μF,
C2 = 3μF e C3 = 5μF.
45- Na figura abaixo é representada uma associação de
capacitores. Sendo Q a carga total armazenada, em
coulomb, calcule Q.
De acordo com essas informações, é INCORRETO afirmar
que a carga:
a) em C1 é 10μC
b) em C2 é 15μC
c) fornecida pela bateria é 10μC
d) em C3 é 25μC
46-A introdução de um dielétrico entre as placas de um
capacitor carregado aumenta a capacidade de
armazenamento de cargas do capacitor. Considere que o
capacitor é de placas paralelas e que a distância entre as
placas é mantida fixa. Com base nessa afirmativa, assinale
o que for correto.
01) O aumento da capacitância do capacitor deve-se à
polarização que ocorre no dielétrico.
02) O aumento da capacidade do capacitor deve-se à
redução do módulo do vetor campo elétrico resultante no
interior do capacitor.
04) O aumento da capacidade do capacitor deve-se ao fato
de aumentar a diferença de potencial
entre as placas e, portanto, aumenta a intensidade do
vetor campo elétrico entre as placas mesmo com o
gerador desligado.
08) O aumento da capacidade do capacitor deve-se ao fato
de a carga do dielétrico passar para o
capacitor.
16) O aumento da capacidade do capacitor deve-se ao fato
de a diferença de potencial ser reduzida ao introduzir-se o
dielétrico entre as placas, e volta a ser menor que a do
gerador, reiniciando o processo de carga.
47-No circuito abaixo, o capacitor de capacitância C 1 está
carregado com uma carga de 143 μC, e os outros dois
capacitores C2 = 2C1 e C3 = 3C1 estão completamente
49-Um capacitor de placas paralelas é carregado e mantido
ligado a uma bateria. A carga no capacitor é então 50 x 10
10
C. Duplica-se em seguida a separação entre as placas
sem desligar a bateria e com isto muda-se a carga no
-10
capacitor. Qual o valor da carga final em unidades de 10
C?
50-Um estudante encontrou, em um laboratório de
eletricidade o circuito a seguir. Utilizando instrumentos de
medidas apropriados, ele verificou que o capacitor de
capacitância C=1,0μF estava carregado, e que:
(1) a corrente entre os pontos C e F era nula.
(2) a resistência equivalente do circuito era 15,5Ω.
(3) a ddp entre os pontos A e B era igual a ddp entre os
pontos
D
e
E.
(4) a potência dissipada pelo resistor de 30Ω era menor do
que a potência dissipada pelo resistor de 20Ω situado
entre os pontos B e G.
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a) Q1 = Q3 e Q 2 = Q 4
51-Considere seis capacitores de capacitância C conforme
indicado na figura:
A capacitância equivalente entre os pontos P e Q é
a) 6C
b) C/6
c) 4C/3
d) 3C/4
e) 5C
1
b) Q1 = Q3 e Q 2 = Q 4
5
c) Q1 = 4Q3 e Q 2 = 4Q 4
5
d) Q1 = Q3 e Q 2 = 5Q 4
4
1
1
e) Q1 = Q3 e Q 2 = Q 4
4
4
55-No circuito tem-se que R = 10 ohms e C = 2 10
-1
instante em que i = 2 10 A, determine:
-6
F. No
52-A capacidade do condensador equivalente à associação
mostrada na figura é:
a) 2C/3
b) C/3
c) 3C/2
d) 2C
e) 3C
53-Dado o circuito abaixo, determine o valor da
capacitância equivalente, em μF.
a) 2
b) 4
c) 1
d) 1,5
e) 3
54-Nas figuras abaixo, estão ilustradas duas associações de
capacitores, as quais serão submetidas a uma mesma
d.d.p. de 12 V, assim que as respectivas chaves, KA e KB,
forem fechadas. As relações entre as cargas elétricas (Q)
adquiridas pelos capacitores serão:
a) a diferença de potencial entre os pontos P e Q.
b) a carga no capacitor.
56-Em uma experiência no laboratório de Física, observase, no circuito abaixo, que, estando a chave ch na posição
1, a carga elétrica do capacitor é de 24μC. Considerando
que o gerador de tensão é ideal, ao se colocar a chave na
posição 2, o amperímetro ideal medirá uma intensidade de
corrente elétrica de
a) 0,5A
b) 1,0A
c) 1,5A
d) 2,0A
e) 2,5A
57-Num trabalho experimental, necessitou-se determinar
a carga elétrica armazenada nos capacitores do circuito
ilustrado. Quando a chave K foi ligada ao ponto A, o
amperímetro ideal acusou uma intensidade de corrente de
500 mA. Quando a chave K foi ligada ao ponto B, cada um
dos capacitores ficou eletrizado com uma carga de
a) 10 pC
b) 15 pC
c) 20 pC
d) 30 pC
e) 90 pC
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58-Dois capacitores planos idênticos, cujas placas possuem
2
1,00 cm 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:
2
a) 0,25 cm
2
b) 0,50 cm
2
c) 1,5 cm
2
d) 2,0 cm
2
e) 4,0 cm
59-Considerando o esquema a seguir, quando se liga a
chave K no ponto X, o amperímetro ideal A acusa uma
intensidade de corrente elétrica igual a 250 mA. Ao se ligar
a chave K no ponto Y, o capacitor adquire uma carga
elétrica de:
a) 10 pC
b) 15 pC
c) 20 pC
d) 30 pC
e) 90 pC
60-Com base no circuito mostrado, calcular a carga total
do sistema em μC
a) 10
b) 20
c) 30
d) 40
e) 50
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GABARITO:
01-D
02-E
03-C
04-D
05-C
-5
06-a) 6,75 10 J b) 0,5 A
07-C
08-C
09-C
10-B
11-28μC
12-E
13-B
14-E
15-A
16-A
17-D
18-E
19-A
20-D
21-E
22-C
23-D
24-B
25-B
26-15
27-a) 40 V b) 400 V
28-a) 7,2 C b) 7500
29-C
30-D
-5
31-10 C
32-B
33-D
34-D
35-48 V
36-24 μF
37-C
38- Os terminais do capacitor estão ligados por fio
condutor de resistência nula (curto circuito), logo a
diferença de potencial (ddp) entre seus suportes será zero.
Já que
Q = C ⋅ U, a carga no capacitor será nula.
39-
40- a)1 mF
41-D
42-E
b)900 mC
43-E
44- a) 90μC
-4
45-12 x 10 C
46-19
47- 78,0 µC
48- C
49-25
50- CFFCC
51-C
52-B
53-C
54-D
55- a) U = 2 V
56-A
57-A
58-B
59-B
60-C
b) 45μC
-6
b) Q = 4 x 10 C
c)300 Volts.
10 | P r o j e t o F u t u r o M i l i t a r – w w w . f u t u r o m i l i t a r . c o m . b r