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Cesgranrio · Petrobras · Operador(a) I · 2005 · questão 63

Cesgranrio Petrobras 2005 Física · Capacitores e capacitância

Questão 63

Numa câmera fotográfica, um dos circuitos usados consiste de um capacitor de 2,0 \(\mu\)F e uma pilha de 3,0V com uma resistência interna de 0,1\(\Omega\).

Figura da prova, arquivo q63_fig01.png

A energia potencial elétrica do capacitor, em J, é:

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Resposta da banca: E

Resolução comentada

Situar o problema antes de calcular.

Assunto

Capacitores — energia armazenada é metade de C U², e o capacitor carregado fica com a tensão da pilha.

Objetivo

Achar a energia do capacitor de 2 μF ligado a uma pilha de 3 V com resistência interna. O que está em jogo é ver que, carregado, não passa corrente, a resistência interna não derruba tensão, e o capacitor fica a 3 V.

Conceitos para revisar

Capacitor carregado não conduz

Com o capacitor cheio, a corrente é zero. Sem corrente, a resistência interna não consome tensão, e o capacitor fica com os 3 V da pilha.

\[i = 0 \quad\Rightarrow\quad U = \varepsilon = 3\ \text{V}\]
\(\varepsilon\)força eletromotriz

Energia armazenada

Metade da capacitância vezes a tensão ao quadrado.

\[E = \dfrac{C U^{2}}{2} = \dfrac{2 \times 10^{-6} \cdot 9}{2} = 9 \times 10^{-6}\ \text{J}\]
\(C = 2\) μF

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