Exercícios sobre capacitores (com questões resolvidas)

Rafael C. Asth
Rafael C. Asth
Professor de Matemática e Física

Os capacitores são dispositivos amplamente usados na eletrônica e estudados na Física escolar. Pratique o tema com questões resolvidas e comentadas especialmente para você.

Questão 1

Um capacitor é um componente eletrônico utilizado para armazenar:

a) Corrente elétrica.

b) Resistência elétrica.

c) Energia potencial eletrostática.

d) Potência elétrica.

e) Tensão elétrica.

Gabarito explicado

Capacitores são componentes eletrônicos que armazenam energia em um campo elétrico, criado pela separação de cargas elétricas opostas em suas placas.

A carga é a propriedade fundamental da matéria que causa os fenômenos eletromagnéticos. Capacitores armazenam essa carga elétrica em suas armaduras (placas) o que, consequentemente, produz energia potencial eletrostática.

Questão 2

Um capacitor de placas paralelas está inicialmente carregado e desconectado da bateria. Em seguida, introduz-se uma placa dielétrica entre as placas do capacitor. O que acontece com a capacitância do capacitor?

a) Aumenta.

b) Diminui.

c) Permanece constante.

d) Zera.

e) Depende do material do dielétrico.

Gabarito explicado

Ao inserir um dielétrico, o campo elétrico interno ao capacitor diminui, permitindo que o capacitor armazene mais carga para a mesma diferença de potencial. Consequentemente, a capacitância aumenta.

A equação que permite calcular a capacitância em um capacitor é:

C igual a Q sobre U

Onde,

  • C é a capacitância;
  • Q é a carga armazenada;
  • U é a diferença de potencial.

Assim, para um maior valor de Q (carga armazenada), maior será a capacitância.

Questão 3

Um capacitor de placas paralelas possui capacitância de 5 µF e está carregado com uma diferença de potencial de 12 V. A energia potencial eletrostática armazenada nesse capacitor é de:

a) 360 J

b) 36 J

c) 3,6 mJ

d) 0,36 µJ

e) 360 µJ

Gabarito explicado

Utilizando a fórmula da energia potencial eletrostática armazenada em um capacitor:

reto E igual a numerador reto C. reto U ao quadrado sobre denominador 2 fim da fração

Onde:

  • E: energia potencial eletrostática (em joules, J);
  • C: capacitância (em farads, F);
  • U: diferença de potencial (em volts, V).

A capacitância está em µF, onde 1 µF = 10 à potência de menos 6 fim do exponencial F.

Substituindo os valores:

reto E igual a numerador reto C. reto U ao quadrado sobre denominador 2 fim da fraçãoreto E igual a numerador 5 espaço. espaço 10 à potência de menos 6 fim do exponencial espaço. espaço 12 ao quadrado sobre denominador 2 fim da fraçãoreto E igual a numerador 5 espaço. espaço 10 à potência de menos 6 fim do exponencial espaço. espaço 144 sobre denominador 2 fim da fraçãoreto E igual a numerador 720 espaço. espaço 10 à potência de menos 6 fim do exponencial sobre denominador 2 fim da fraçãoreto E igual a 360 espaço. espaço 10 à potência de menos 6 fim do exponencial espaço reto J

Ou, 360 µJ.

Resposta:

A alternativa correta é a e) 360 µJ.

Questão 4

Assinale a alternativa que contém apenas as afirmações verdadeiras sobre capacitores:

I. A capacitância de um capacitor aumenta com o aumento da distância entre suas placas.

II. A energia armazenada em um capacitor é diretamente proporcional à sua capacitância.

III. Um dielétrico inserido entre as placas de um capacitor diminui sua capacitância.

IV. A unidade de medida da capacitância é o farad (F).

a) Apenas I e II

b) Apenas II e IV

c) Apenas I e III

d) Apenas II e III

e) Apenas IV

Gabarito explicado

I: FALSA.
A capacitância é inversamente proporcional à distância entre as placas. Quanto maior a distância, menor a capacitância.

II: VERDADEIRA.
A energia armazenada em um capacitor é dada por:

E igual a numerador C U ² sobre denominador 2 fim da fração

onde,

  • E é a energia,
  • C é a capacitância
  • U é a tensão.

Logo, a energia é diretamente proporcional à capacitância.

III: FALSA.
Um dielétrico aumenta a capacitância de um capacitor, por aumentar a permissividade elétrica do meio entre as placas.

IV: VERDADEIRA.
Esta afirmação também é verdadeira. O farad é a unidade de medida da capacitância no Sistema Internacional de Unidades (SI).

Conclusão:

A alternativa correta é a b) Apenas II e IV.

Questão 5

(Enem 2021) O desfibrilador salva vidas de pessoas que são acometidas por ataques cardíacos ou arritmias. Ele dispõe de um capacitor que pode ser carregado por uma fonte com uma alta tensão. Usando o desfibrilador, pode-se fornecer energia ao coração, por meio de um choque elétrico, para que ele volte a pulsar novamente em seu ritmo normal. Um socorrista dispõe de um desfibrilador com capacitor de 70 microfarads que pode armazenar cerca de 220 J de energia, quando conectado a uma tensão de 2 500 V.

O valor da carga armazenada por esse desfibrilador, em coulomb, é de

a) 0,015.

b) 0,088.

c) 0,175.

d) 3,15.

e) 11,4.

Gabarito explicado

Dado o problema:

  • Capacitância (C) = 70 μF = 70 × 10⁻⁶ F
  • Energia armazenada (U) = 220 J
  • Tensão (V) = 2500 V

Objetivo: encontrar a Carga (Q).

Calculando a carga:

Utilizando a fórmula Q = C . U:

Q = 70 × 10⁻⁶ F . 2500 V

Q = 0,175 C

É importante notar que a carga armazenada em um capacitor é diretamente proporcional à sua capacitância e à tensão aplicada. Quanto maior a capacitância e a tensão, maior a quantidade de carga que o capacitor pode armazenar.

Resposta:

O valor da carga armazenada por esse desfibrilador é de 0,175 coulombs.

Portanto, a alternativa correta é a c) 0,175 C.

Questão 6

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Rafael C. Asth
Rafael C. Asth
Professor de Matemática licenciado, pós-graduado em Ensino da Matemática e da Física e Estatística. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.