Capacitores: carga, energia e associação

Física, 3ª série: Capacitores: carga, energia e associação

1. Um capacitor eletrolítico de 470 μF, usado na fonte de um aparelho de som, está ligado a uma tensão de 12 V. A carga armazenada em cada uma de suas placas tem módulo de

   1. a5,6 C
   2. b5,6 · 10⁻³ C
   3. c2,6 · 10⁻² C
   4. d3,9 · 10⁻⁵ C
   5. e39 C

2. O flash de uma câmera fotográfica usa um capacitor de 200 μF carregado com 300 V. Toda a energia do capacitor é liberada na lâmpada em cerca de 1,0 ms. A energia armazenada e a potência média do disparo são

   1. a9,0 J e 9,0 kW
   2. b18 J e 18 kW
   3. c9,0 J e 9,0 W
   4. d9,0 · 10³ J e 9,0 MW
   5. e0,060 J e 60 W

3. A capacitância de um capacitor de placas paralelas é C = ε · A/d, em que A é a área de cada placa, d é a distância entre elas e ε depende do material entre as placas. Se a área das placas dobrar e a distância entre elas cair pela metade, mantido o mesmo material, a capacitância

   1. afica 2 vezes maior
   2. bnão se altera
   3. ccai pela metade
   4. dfica 4 vezes maior
   5. efica 4 vezes menor

4. Dois capacitores, de 6,0 μF e 3,0 μF, são ligados em série a uma bateria de 12 V, como mostra a figura.

   

   A capacitância equivalente e a carga em cada capacitor são

   1. a9,0 μF e 24 μC em cada um
   2. b9,0 μF e 108 μC em cada um
   3. c4,5 μF e 54 μC em cada um
   4. d2,0 μF e 24 μC em cada um
   5. e2,0 μF e 12 μC em cada um

5. Um capacitor de placas paralelas, com ar entre as placas, permanece ligado a uma bateria. Introduz-se entre as placas uma lâmina de um material isolante de constante dielétrica 5, que preenche todo o espaço. Depois disso,

   1. aa carga escoa pelo dielétrico, que passa a conduzir e descarrega o capacitor.
   2. ba capacitância não muda, mas a tensão entre as placas fica 5 vezes menor que antes.
   3. ca capacitância e a carga ficam 5 vezes menores, e a tensão fica 5 vezes maior.
   4. da capacitância fica 5 vezes maior, e a carga e a tensão entre as placas não se alteram com a lâmina.
   5. ea capacitância e a carga ficam 5 vezes maiores, e a tensão continua igual à da bateria.

6. As telas sensíveis ao toque da maioria dos celulares são capacitivas: uma malha de eletrodos transparentes forma pequenos capacitores sob o vidro. Ao tocar a tela com o dedo, o aparelho identifica o ponto do toque porque

   1. aa pressão do dedo encosta duas placas metálicas e fecha um circuito, como em um interruptor.
   2. bo dedo descarrega completamente a bateria naquele ponto, o que o processador interpreta como toque.
   3. co dedo aquece o vidro, e sensores de temperatura instalados sob a tela localizam o ponto mais quente.
   4. do dedo, que é condutor, altera a capacitância dos eletrodos naquele ponto, e o circuito detecta isso.
   5. eo dedo bloqueia a luz emitida pela tela, e uma câmera interna percebe a região escurecida.

7. Um capacitor inicialmente descarregado é ligado, por meio de um resistor de 20 kΩ, a uma fonte de 12 V. O gráfico mostra a tensão no capacitor durante a carga. Sabe-se que, depois de um intervalo igual à constante de tempo τ = R · C, a tensão atinge cerca de 63% do valor final.

   

   A capacitância do capacitor é

   1. a100 μF
   2. b600 μF
   3. c1,0 mF
   4. d10 μF
   5. e0,10 F

8. Supercapacitores armazenam energia por meio de cargas elétricas, e não de reações químicas, e podem ser carregados e descarregados muito rapidamente. Um supercapacitor de 3 000 F suporta 2,7 V. Sabendo que 1 Wh = 3 600 J, a energia que ele armazena é de aproximadamente

   1. a11 000 Wh, cerca de 700 vezes a energia de uma bateria de celular de 15 Wh
   2. b30 Wh, cerca do dobro da energia de uma bateria de celular de 15 Wh
   3. c2,3 Wh, cerca de um sétimo da energia de uma bateria de celular de 15 Wh
   4. d8,1 Wh, cerca de metade da energia de uma bateria de celular de 15 Wh
   5. e3,0 Wh, cerca de um quinto da energia de uma bateria de celular de 15 Wh

9. Depois de totalmente carregado por uma bateria, um capacitor ideal continua a ser atravessado por uma corrente contínua constante entre suas placas.

   (   ) Verdadeiro   (   ) Falso

10. Técnicos de manutenção alertam que não se deve abrir a fonte de alimentação de aparelhos eletrônicos, como fornos de micro-ondas e TVs antigas, mesmo depois de desligados da tomada. O principal motivo é que

    1. aos ímãs dos alto-falantes induzem correntes perigosas em quem toca o circuito desligado.
    2. bcapacitores de alta tensão podem continuar carregados por algum tempo e dar choques.
    3. cos resistores continuam gerando eletricidade sozinhos depois que o aparelho é desligado da tomada.
    4. do vidro da tela se carrega por atrito com o ar e libera essa carga na mão de quem abre o aparelho.
    5. eos fios de cobre guardam a corrente elétrica em seu interior, como um reservatório de energia.

11. O circuito de um flash eletrônico usa duas pilhas AA, cada uma com 1,5 V e capacidade de 2 000 mAh, para carregar um capacitor que, a cada disparo, libera 9,0 J. Considere que só 50% da energia retirada das pilhas chega ao capacitor.

    a) Calcule a energia total armazenada nas duas pilhas, em joules.

    b) Estime quantos disparos são possíveis com um par de pilhas novas.

    c) Por que o flash não pode ser alimentado diretamente pelas pilhas, sem o capacitor?

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