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Exercícios sobre capacitores

Estes exercícios testarão seus conhecimentos sobre os capacitores, dispositivos elétricos que são capazes de armazenar carga elétrica, o que gera energia potencial elétrica.

Questão 1

(Uepa) A desfibrilação é a aplicação de uma corrente elétrica em um paciente por meio de um equipamento (desfibrilador) cuja função é reverter um quadro de arritmia ou de parada cardíaca. Uma maneira de converter uma arritmia cardíaca em um ritmo normal é a cardioversão, que se dá mediante a aplicação de descargas elétricas na região próxima ao coração do paciente, graduadas de acordo com a necessidade, conforme o quadro abaixo.

Os desfibriladores usuais armazenam até 360 J de energia potencial elétrica, alimentados por uma diferença de potencial de 4000 V. Considerando uma situação na qual haja necessidade de usar um desfibrilador em uma criança de 40 kg, o valor da capacitância do capacitor do desfibrilador na segunda desfibrilação, em μF, será igual a:

a) 50

b) 40

c) 30

d) 20

e) 10

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Questão 2

(Uepa) Um componente elétrico utilizado tanto na produção como na detecção de ondas de rádio, o capacitor, pode também ser útil na determinação de uma grandeza muito importante do eletromagnetismo: a permissividade elétrica de um meio. Para isso, um estudante, dispondo de um capacitor de placas paralelas, construído com muita precisão, preenche a região entre as placas com uma folha de mica de 1,0 mm de espessura e registra, com um medidor de capacitância, um valor de 0,6 nF. Sabendo-se que as placas são circulares, com diâmetro igual a 20 cm, afirma-se que a permissividade elétrica da mica, em unidades do S.I., é igual a:

Dados: Adote π = 3; 1 nF = 10–9 F

a) 2 x 10–12

b) 4 x 10–12

c) 10 x 10–10

d) 20 x 10–12

e) 25 x 10–11

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Questão 3

A respeito da capacitância e da energia potencial elétrica armazenada em um capacitor, julgue os itens a seguir:

I – A capacitância é diretamente proporcional à permissividade elétrica do meio onde está o capacitor.

II – Quanto maior a distância entre as placas de um capacitor, maior será sua capacitância.

III – A energia potencial elétrica armazenada em um capacitor não depende da capacitância, mas apenas da diferença de potencial estabelecida entre as placas de um capacitor.

IV – Os desfibriladores são exemplos de aplicação do estudo de capacitores.

V – A área das placas paralelas que compõem o capacitor é diretamente proporcional à capacitância.

Está correto o que se afirma em:

a) I, II, IV e V

b) I, II, III e V

c) I, II, III, IV e V

d) III, IV e V

e) I, IV e V

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Questão 4

Um capacitor é constituído por duas placas quadradas com 2 mm de lado. Sabendo que a distância entre as placas é de 2 cm e que a permissividade do meio corresponde a 80 μF/m, determine a capacitância do capacitor.

a) 1,6. 10 – 8 F

b) 1,0. 10 – 9 F

c) 1,6. 10 – 6 F

d) 4,6. 10 – 9 F

e) 6,6. 10 – 5 F

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Respostas

Resposta Questão 1

Letra D.

A tabela indica que na 2ª desfibrilação, para uma criança, a quantidade de energia é de 4 J por kg de massa. Portanto, para uma criança de 40 kg, a quantidade de energia a ser armazenada no capacitor do desfibrilador é de 160 J.

4. 40 = 160 J

A capacitância é determinada em função da energia armazenada no capacitor e da diferença de potencial estabelecida. Assim, podemos escrever que:

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Resposta Questão 2

Letra D.

A partir da definição da capacitância de um capacitor de placas paralelas, temos:

A distância entre as placas corresponde à espessura da folha de mica:

d = 1 mm = 1 . 10 – 3 m

A área das placas circulares é determinada pela área de um sistema circular:

Assim, a permissividade elétrica é igual a:

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Resposta Questão 3

Letra E

I – Correto;

II – Errado. A capacitância é inversamente proporcional à distância entre as placas do capacitor. Sendo assim, quanto maior for a distância entre as placas, menor será sua capacitância;

III – Errado. A energia potencial armazenada em um capacitor depende da capacitância e da diferença de potencial;

IV – Correto;

V – Correto.

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Resposta Questão 4

Letra A

A partir da definição da capacitância de um capacitor de placas paralelas, temos:

Os valores das grandezas são:

ε = 80 . 10 – 6 F/m;

A = 2 .2 = 4 mm 2 = 4 . 10 – 6 m2;

d = 2.10 -2 m.

Portanto, a capacitância é igual a:

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