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Exercícios sobre energia nos capacitores

Estes exercícios testarão seus conhecimentos sobre a energia usada nos capacitores, dispositivos capazes de armazenar cargas elétricas.

Questão 1

Armazena-se, entre as placas de um capacitor, uma quantidade de carga igual a 2 mC, sob uma energia potencial elétrica de 1 mJ. Assinale, entre as alternativas abaixo, aquela que apresenta corretamente a sua capacitância.

a) 5,0 nF

b) 10,0 μF

c) 2,0 mF

d) 20,0 pF

e) 2,0 μF

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Questão 2

Determinado capacitor é capaz de armazenar até 10 μC, quando aplicada uma diferença de potencial de 500 V em seus terminais. Pode-se afirmar que a capacitância desse dispositivo é de

a) 2,0 mF.

b) 20,0 nF.

c) 50,0 F.

d) 5,0 pF.

e) 5000,0 nF.

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Questão 3

O gráfico do potencial elétrico em função à quantidade de carga armazenada em um capacitor é dado a seguir:

A energia necessária para carregar o capacitor até sua carga máxima de 0,5 C é igual a

a) 2π rad; π m; 4 rad/s.

b) 2π rad; 4 m; π rad/s.

c) π rad/s; 4 m; 2π rad.

d) 360 º/s; 4 m; 180º.

e) 2π rad/s; 4 m; π rad.

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Questão 4

Pode-se dizer que a maior utilidade dos capacitores é de

a) serem capazes de armazenar enormes quantidades de carga, independentemente de sua capacitância.

b) serem carregados quase instantaneamente e descarregarem de forma lenta.

c) serem capazes de descarregar lentamente, liberando baixas intensidades de corrente elétrica.

d) serem capazes de armazenar cargas elétricas devido à aplicação de uma diferença de potencial, de acordo com sua capacitância.

e) funcionarem como geradores que emitem correntes elétricas constantes, durante grandes intervalos de tempo.

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Respostas

Resposta Questão 1

A energia potencial elétrica entre as placas do capacitor pode ser escrita em função da quantidade de carga armazenada e da sua capacitância:

Por meio dos dados informados pelo enunciado do exercício temos que:

Dessa forma:

Portanto, a capacitância desse dispositivo é de 2 mF. Letra C.

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Resposta Questão 2

A equação abaixo permite relacionar a capacitância com a quantidade de cargas armazenadas entre as placas do capacitor e a diferença de potencial entre os seus terminais:

Dessa forma, de acordo com os dados fornecidos pelo enunciado do exercício, temos que:

Letra B.

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Resposta Questão 3

A energia necessária para recarregar o capacitor é a energia potencial elétrica total que ele é capaz de armazenar. Ela pode ser calculada por meio da área abaixo da curva nos gráficos de V x Q, que nesse caso trata-se de um triângulo, dessa forma, sua área é dada por:

Portanto, tomando os dados informados pelo enunciado do exercício, temos que:

Logo, a quantidade de energia necessária para carregar completamente esse capacitor é igual a 2,5 J. Letra A.

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Resposta Questão 4

Letra D.

Vamos analisar as alternativas:

a) Falso – A quantidade de cargas armazenadas entre as placas de um capacitor é diretamente proporcional à sua capacitância.

b) Falso – Pelo contrário, a descarga dos capacitores é bastante rápida, diferentemente do tempo necessário para carregá-lo, que pode variar de acordo com as especificações de cada capacitor.

c) Falso – Quando descarregados, os capacitores liberam a carga elétrica armazenada em seu interior muito rapidamente, produzindo grandes correntes elétricas.

d) Verdadeiro – A capacitância é a grandeza física que mede a quantidade de cargas que um capacitor é capaz de armazenar para uma dada diferença de potencial.

e) Falso – Os geradores são capazes de produzir correntes elétricas constantes, durante longos intervalos de tempo, diferentemente dos capacitores, que descarregam quase toda sua carga elétrica em intervalos de tempo bastante pequenos.

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