Capacitores

5ª LISTA DE EXERCÍCIOS – CAPACITORES E DIELÉTRICOS

1. Um capacitor de 100 pF é carregado por uma bateria de 50 V, a qual é retirada após término do processo de carga. O capacitor é, então, ligado a um outro capacitor (inicialmente descarregado). Se a diferença de potencial diminui para 35 V, qual é, então, a capacitância do segundo capacitor?

Resposta: 43 pF

2. Um capacitor de 6,0 F é ligado em série a um outro de 4,0 F, aplicando-se-lhes uma diferença de potencial de 200 V. (a) Qual a carga em cada capacitor? (b) Qual a diferença de potencial entre as placas de cada capacitor?

Resposta: (a) 4,8  10-4 C; (b) V4 = 120 V; V6 = 80 V

3. Repita o problema anterior para os mesmos capacitores ligados em paralelo.

4. Quantos capacitores de 1,0 F seria necessário ligar em paralelo, a fim de se armazenar uma carga de 1,0 C, com um potencial de 300 V ente os capacitores?

Resposta: 3300

5. Calcule a capacitância equivalente do sistema que aparece na Fig. 1. Considere C1 = 10 F, C2 = 5 F, C3 = 4 F e V = 100 V.

6. Calcule a capacitância equivalente do sistema mostrado na Fig. 2. Suponha C1 = 10 F, C2 = 5 F, C3 = 4 F e V = 100 V.

Resposta: 3,2 F

7. Uma chapa de cobre de espessura b é introduzida exatamente no meio das placas de um capacitor plano, que estão separadas pela distância d (veja a Fig. 3). Qual o valor da capacitância antes e depois da introdução da placa?

Resposta: (a) 0A / d; (b) 0A / (d-b)

8. A diferença de potencial fornecida pela bateria B da Fig. 4 é igual a 12 V. (a) Calcule a carga e a diferença de potencial em cada capacitor após ter sido fechada a chave S1. (b) Idem, quando também estiver fechada a chave S2. Suponha C1 = 1 F, C2 = 2 F, C3 = 3 F e C4 = 4 F.

Resposta: (a) q1 = 9,0 C; q2 = 16 C; q3 = 9,0 C; q4 = 16 C

(b) q1 = 8,4 C; q2 = 17 C; q3 = 11 C; q4 = 14 C

9. Imagine que você disponha de vários capacitores de 2,0 F, capazes de suportar sem ruptura do isolamento, a diferença de potencial de 200 V. Como seria possível combinar esses capacitores, de modo a obter um sistema capaz de resistir à diferença de potencial de 1000 V e com uma capacitância (a) 0,40 F e (b) 1,2 F?

10. Um capacitor a ar, plano, de área A (40 cm²) e espaçamento d (1,0 mm) é carregado a um potencial V (600 V). Determine (a) a capacitância, (b) o módulo da carga em cada placa, (c) a energia armazenada, (d) o campo elétrico entre as placas e (e) a densidade de energia entre as placas.

11. Qual seria a capacitância necessária para armazenar energia U (10 kW.h) a uma diferença de potencial V (1000 V)?

Resposta: 72 F

12. Dois capacitores de, respectivamente, 2,0 F e 4,0 F estão ligados em paralelo e submetidos a uma diferença de potencial de 300 V. Calcule o valor total de energia elétrica acumulada no sistema.

13. Um conjunto de 2000 capacitores de 5,0 F ligados em paralelo é utilizado para armazenar energia elétrica. Qual o custo para carregá-lo sob a diferença de potencial de 5000 V, a CR$ 0,10 o quilowatt-hora?

Resposta: CR$ 0,35

14. Um capacitor plano, que usa o ar como dielétrico, tem uma capacitância de 100