Questões sobre capacitores

Capacitores são componentes muito usados em circuitos eletrônicos, em sistemas de armazenamento de energia e em situações em que é preciso controlar variações de tensão e corrente. No Ensino Médio, o estudo desse tema envolve interpretação de fórmulas, análise de associações, energia armazenada e comportamento em circuitos com corrente contínua.

Estas questões abordam conceitos fundamentais e aplicações dos capacitores em contextos reais, exigindo raciocínio físico e atenção às relações entre carga, tensão, capacitância e energia. Leia com cuidado, compare as alternativas e escolha a mais adequada em cada situação.

Questões sobre capacitores <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="A" data-correct-comment="Usa-se Q = C·V: 4,0 x 10^-6 x 12 = 4,8 x 10^-5 C." data-wrong-comment="Veja a relação correta entre capacitância, tensão e carga; há erro em valor numérico ou potência de dez." data-wrong-comment-a="Correta: aplicação direta de Q = C·V." data-wrong-comment-b="Resultado baixo demais para 4,0 µF em 12 V." data-wrong-comment-c="Corresponde a 4,0 µF em 1,2 V, não em 12 V." data-wrong-comment-d="Excede o produto C·V dado." data-wrong-comment-e="Valor maior que o obtido pela multiplicação direta."> Questão 01 Um estudante conectou um capacitor ideal de 4,0 µF a uma bateria de 12 V. Qual é a carga elétrica armazenada no capacitor após o equilíbrio eletrostático? A) 4,8 x 10 -5 C B) 3,0 x 10 -5 C C) 4,8 x 10 -6 C D) 1,2 x 10 -4 C E) 8,0 x 10 -5 C Ver resolução Gabarito: alternativa A). Usa-se Q = C·V: 4,0 x 10 -6 x 12 = 4,8 x 10 -5 C.

Comentários por alternativa:

A) Usa-se Q = C·V: 4,0 x 10 -6 x 12 = 4,8 x 10 -5 C. B) Resultado baixo demais para 4,0 µF em 12 V. C) Corresponde a 4,0 µF em 1,2 V, não em 12 V. D) Excede o produto C·V dado. E) Valor maior que o obtido pela multiplicação direta. <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="A" data-correct-comment="Em paralelo, as capacitâncias se somam: 2 + 6 = 8 µF." data-wrong-comment="Lembre que, em paralelo, a capacitância equivalente aumenta pela soma das capacitâncias." data-wrong-comment-a="Correta: soma direta em paralelo." data-wrong-comment-b="Valor intermediário, não corresponde à soma das capacitâncias." data-wrong-comment-c="Seria obtido por outra combinação, não por soma em paralelo." data-wrong-comment-d="Resultado maior que a soma física dos capacitores." data-wrong-comment-e="Valor incompatível com associação em paralelo."> Questão 02 Dois capacitores, um de 2 µF e outro de 6 µF, são ligados em paralelo. A capacitância equivalente do conjunto é: A) 8 µF B) 3 µF C) 4 µF D) 12 µF E) 1,5 µF Ver resolução Gabarito: alternativa A). Em paralelo, as capacitâncias se somam: 2 + 6 = 8 µF.

Comentários por alternativa:

A) Em paralelo, as capacitâncias se somam: 2 + 6 = 8 µF. B) Valor intermediário, não corresponde à soma das capacitâncias. C) Seria obtido por outra combinação, não por soma em paralelo. D) Resultado maior que a soma física dos capacitores. E) Valor incompatível com associação em paralelo. <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="A" data-correct-comment="Em série, 1/Ceq = 1/12 + 1/4 = 4/12; logo Ceq = 3 µF." data-wrong-comment="Em série, a equivalente fica menor que a menor capacitância; use a soma dos inversos." data-wrong-comment-a="Correta: cálculo pelos inversos em série." data-wrong-comment-b="Esse valor é a soma, não a associação em série." data-wrong-comment-c="Não atende à regra dos inversos." data-wrong-comment-d="Valor possível em outro contexto, mas não nesta série." data-wrong-comment-e="Também é maior que a menor capacitância, o que não ocorre em série."> Questão 03 Um capacitor de 12 µF é ligado em série com outro de 4 µF. A capacitância equivalente do conjunto é: A) 3 µF B) 16 µF C) 6 µF D) 4,5 µF E) 8 µF Ver resolução Gabarito: alternativa A). Em série, 1/Ceq = 1/12 + 1/4 = 4/12; logo Ceq = 3 µF.

Comentários por alternativa:

A) Em série, 1/Ceq = 1/12 + 1/4 = 4/12; logo Ceq = 3 µF. B) Esse valor é a soma, não a associação em série. C) Não atende à regra dos inversos. D) Valor possível em outro contexto, mas não nesta série. E) Também é maior que a menor capacitância, o que não ocorre em série. Publicidade (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="A" data-correct-comment="No regime permanente em CC, o capacitor se comporta como circuito aberto." data-wrong-comment="Considere o estado estacionário em corrente contínua: o capacitor para de receber corrente significativa." data-wrong-comment-a="Correta: após a carga, não há corrente contínua significativa." data-wrong-comment-b="Em CC, a corrente não cresce indefinidamente." data-wrong-comment-c="A carga não cresce para sempre; o processo é transitório." data-wrong-comment-d="O capacitor não vira fio ideal em regime permanente." data-wrong-comment-e="Sem corrente, a queda no resistor tende a zero."> Questão 04 Um capacitor inicialmente descarregado é ligado a uma fonte contínua por um resistor. Após muito tempo, qual descrição representa melhor o comportamento do circuito? A) A corrente tende a zero e a tensão no capacitor se iguala à da fonte B) A corrente aumenta indefinidamente e a tensão no capacitor cai a zero C) A corrente permanece constante e a carga cresce linearmente para sempre D) O capacitor passa a conduzir como um fio ideal E) A tensão no resistor se torna igual à da fonte Ver resolução Gabarito: alternativa A). No regime permanente em CC, o capacitor se comporta como circuito aberto.

Comentários por alternativa:

A) No regime permanente em CC, o capacitor se comporta como circuito aberto. B) Em CC, a corrente não cresce indefinidamente. C) A carga não cresce para sempre; o processo é transitório. D) O capacitor não vira fio ideal em regime permanente. E) Sem corrente, a queda no resistor tende a zero. <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="A" data-correct-comment="Use U = 1/2·C·V^2: 1/2 x 10^-5 x 400 = 2,0 x 10^-3 J." data-wrong-comment="A energia depende de V^2; confira a substituição correta na expressão U = 1/2 CV^2." data-wrong-comment-a="Correta: aplicação direta da fórmula." data-wrong-comment-b="Resultado abaixo do correto por erro de potência." data-wrong-comment-c="Falta fator 2 na expressão ou houve erro em V^2." data-wrong-comment-d="Excede o valor calculado pelo modelo." data-wrong-comment-e="Valor muito acima do obtido."> Questão 05 A energia armazenada em um capacitor de 10 µF, carregado até 20 V, é aproximadamente: A) 2,0 x 10 -3 J B) 2,0 x 10 -4 J C) 1,0 x 10 -3 J D) 4,0 x 10 -3 J E) 2,0 x 10 -2 J Ver resolução Gabarito: alternativa A). Use U = 1/2·C·V 2 : 1/2 x 10 -5 x 400 = 2,0 x 10 -3 J.

Comentários por alternativa:

A) Use U = 1/2·C·V 2 : 1/2 x 10 -5 x 400 = 2,0 x 10 -3 J. B) Resultado abaixo do correto por erro de potência. C) Falta fator 2 na expressão ou houve erro em V 2 . D) Excede o valor calculado pelo modelo. E) Valor muito acima do obtido. <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="A" data-correct-comment="Como C = εA/d, ao dobrar d, a capacitância reduz-se a metade." data-wrong-comment="A capacitância de placas paralelas é inversamente proporcional à distância entre as placas." data-wrong-comment-a="Correta: relação inversa com d." data-wrong-comment-b="Dobrar ocorre quando a área dobra, não a distância." data-wrong-comment-c="A distância altera diretamente a capacitância." data-wrong-comment-d="Quadruplica se a área quadruplicar, não pela distância." data-wrong-comment-e="Redução exagerada; a variação aqui é apenas fator 2."> Questão 06 Um capacitor de placas paralelas tem área A e distância d entre as placas. Se a distância entre as placas dobrar, mantendo o mesmo dielétrico e a mesma área, a capacitância: A) cai pela metade B) dobra C) permanece igual D) quadruplica E) fica nove vezes menor Ver resolução Gabarito: alternativa A). Como C = εA/d, ao dobrar d, a capacitância reduz-se a metade.

Comentários por alternativa:

A) Como C = εA/d, ao dobrar d, a capacitância reduz-se a metade. B) Dobrar ocorre quando a área dobra, não a distância. C) A distância altera diretamente a capacitância. D) Quadruplica se a área quadruplicar, não pela distância. E) Redução exagerada; a variação aqui é apenas fator 2. <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="A" data-correct-comment="A carga total se conserva e a capacitância dobra; a tensão final cai à metade." data-wrong-comment="Lembre que, ao conectar capacitores em paralelo, a carga total se redistribui e a tensão se iguala." data-wrong-comment-a="Correta: mesma carga distribuída em capacitância total dobrada." data-wrong-comment-b="Seria se não houvesse redistribuição de carga." data-wrong-comment-c="Excesso de redução para dois capacitores idênticos." data-wrong-comment-d="Não corresponde à conservação de carga." data-wrong-comment-e="Valor menor que o esperado na divisão em dois iguais."> Questão 07 Um capacitor de 5 µF é carregado com 100 V e depois conectado a um capacitor idêntico, inicialmente descarregado, em paralelo. Desprezando perdas, a tensão final nos dois capacitores será: A) 50 V B) 100 V C) 25 V D) 75 V E) 20 V Ver resolução Gabarito: alternativa A). A carga total se conserva e a capacitância dobra; a tensão final cai à metade.

Comentários por alternativa:

A) A carga total se conserva e a capacitância dobra; a tensão final cai à metade. B) Seria se não houvesse redistribuição de carga. C) Excesso de redução para dois capacitores idênticos. D) Não corresponde à conservação de carga. E) Valor menor que o esperado na divisão em dois iguais. <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="A" data-correct-comment="Como o capacitor está isolado, a carga se conserva; com C maior, a tensão V = Q/C diminui." data-wrong-comment="Em capacitor isolado, o dielétrico altera a capacitância, mas não fornece carga extra ao sistema." data-wrong-comment-a="Correta: C aumenta e V diminui com Q constante." data-wrong-comment-b="O comportamento é o inverso do efeito do dielétrico." data-wrong-comment-c="Sem bateria, a carga não aumenta." data-wrong-comment-d="A carga não cresce por inserção do dielétrico em sistema isolado." data-wrong-comment-e="A carga não diminui por esse motivo; ela se conserva."> Questão 08 Ao inserir um dielétrico entre as placas de um capacitor isolado, sem conectá-lo a uma bateria, observa-se que a capacitância: A) aumenta e a tensão entre as placas diminui B) diminui e a tensão aumenta C) permanece igual e a carga aumenta D) aumenta e a carga aumenta E) diminui e a carga diminui Ver resolução Gabarito: alternativa A). Como o capacitor está isolado, a carga se conserva; com C maior, a tensão V = Q/C diminui.

Comentários por alternativa:

A) Como o capacitor está isolado, a carga se conserva; com C maior, a tensão V = Q/C diminui. B) O comportamento é o inverso do efeito do dielétrico. C) Sem bateria, a carga não aumenta. D) A carga não cresce por inserção do dielétrico em sistema isolado. E) A carga não diminui por esse motivo; ela se conserva. <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="A" data-correct-comment="No carregamento, após 1τ, Q = Qmax(1 - e^-1), cerca de 63%." data-wrong-comment="Use a curva exponencial de carregamento: em 1τ a aproximação é de 63%, não 37%." data-wrong-comment-a="Correta: valor clássico de 1 - e^-1." data-wrong-comment-b="Esse é o valor restante da diferença para a carga máxima, não a carga adquirida." data-wrong-comment-c="Metade seria apenas uma aproximação muito grosseira." data-wrong-comment-d="Esse percentual ocorre para mais de uma constante de tempo." data-wrong-comment-e="Muito além de 1τ; requer tempo maior."> Questão 09 Em um circuito RC, a constante de tempo é 2 s. Após um intervalo igual a uma constante de tempo, a carga no capacitor atingiu aproximadamente qual fração da carga máxima? A) 63% B) 37% C) 50% D) 86% E) 95% Ver resolução Gabarito: alternativa A). No carregamento, após 1τ, Q = Qmax(1 - e -1 ), cerca de 63%.

Comentários por alternativa:

A) No carregamento, após 1τ, Q = Qmax(1 - e -1 ), cerca de 63%. B) Esse é o valor restante da diferença para a carga máxima, não a carga adquirida. C) Metade seria apenas uma aproximação muito grosseira. D) Esse percentual ocorre para mais de uma constante de tempo. E) Muito além de 1τ; requer tempo maior. <section class="vw-oq-question qi-question" data-correct="A" data-correct-comment="Como U = 1/2 CV^2, com V fixa, aumentar C aumenta a energia armazenada." data-wrong-comment="Com a tensão máxima fixa, a única forma direta de elevar a energia é aumentar a capacitância." data-wrong-comment-a="Correta: energia cresce linearmente com C." data-wrong-comment-b="Diminuiria a energia disponível para o flash." data-wrong-comment-c="Reduzir V diminui a energia, pois ela depende de V^2." data-wrong-comment-d="A resistência controla a descarga, não a energia armazenada." data-wrong-comment-e="Resistores dissipam energia; não armazenam como capacitores."> Questão 10 Uma câmera fotográfica utiliza um flash baseado na descarga rápida de um capacitor. Se a energia armazenada precisa ser maior sem alterar a tensão máxima de operação, o engenheiro deve: A) aumentar a capacitância do capacitor B) diminuir a capacitância do capacitor C) reduzir a tensão e manter a energia D) aumentar a resistência em série E) substituir o capacitor por um resistor Ver resolução Gabarito: alternativa A). Como U = 1/2 CV 2 , com V fixa, aumentar C aumenta a energia armazenada.

Comentários por alternativa:

A) Como U = 1/2 CV 2 , com V fixa, aumentar C aumenta a energia armazenada. B) Diminuiria a energia disponível para o flash. C) Reduzir V diminui a energia, pois ela depende de V 2 . D) A resistência controla a descarga, não a energia armazenada. E) Resistores dissipam energia; não armazenam como capacitores.