T pico 4 Capacitores

Tópico 4 – Capacitores

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Tópico 4 1 E.R. .. No instante t0 = 0, um capacitor de 2 500 μF, descarrega-

do, é ligado a uma fonte de 12 V, por meio de uma chave colocada na posição 1. Em um determinado instante t1, o capacitor atinge plena carga.
(1)

(2)

e) Durante a descarga do capacitor, a ddp U entre os seus terminais, que é igual à ddp aplicada na lâmpada, diminui. Por isso, a intensidade da corrente na lâmpada decresce com o tempo a partir do instante t2, até anular-se. Em t2, o valor de i é igual a
12 V
, ou seja, 12 A.
1, 0 Ω

+

12 V –

C

i (A)
12

1,0 Ω

Em um instante t2, posterior a t1, passa-se a chave para a posição 2, e o capacitor se descarrega através de uma lâmpada de 1,0 Ω de resistência, durante 0,020 s.
a) Calcule a carga Q do capacitor no instante t1, em milicoulombs.
b) Calcule a energia potencial EP armazenada no capacitor no instante t1, em joules.
c) Calcule a intensidade média im da corrente na lâmpada, durante a descarga do capacitor, em ampère.
d) Esboce o gráfico da tensão U no capacitor, em função do tempo t, durante o processo de carga.
e) Esboce o gráfico da intensidade i da corrente na lâmpada, em função do tempo t, durante o processo de descarga do capacitor.
Resolução:
a) Atingida a plena carga, a ddp U entre os terminais do capacitor é igual à fem do gerador: U = 12 V.
Sendo C = 2 500 μF a capacitância do capacitor, temos:

0

Respostas:

0,020 s

t

a) 30 μC;
b) 0,18 J;
c) 1,5 A;
d) ver gráfico;
e) ver gráfico

2

Um capacitor de 10 μF é ligado aos terminais da associação em série de duas pilhas de 1,5 V. Determine:
a) a carga elétrica armazenada no capacitor;
b) a energia potencial elétrica armazenada no capacitor.
Resolução:
a) Q = C U = 10 µF . 3,0 V ⇒
Q = 30 µC
b) Ep =

Q = C U = 2 500 μF · 12 V = 2 500 · 10–6 F · 12 V = 30 · 10–3 C

C U2 10 µF ⋅ ( 3, 0 V )2
=
⇒ Ep = 45 µ J
2
2

Respostas: a) 30 µC; b) 45 µJ

Q = 30 mC
b) Sendo C = 2 500 · 10–6 F e U = 12 V, podemos escrever:

t2

3

A