Questões sobre capacitores

Os capacitores aparecem em muitos dispositivos do cotidiano, como câmeras, fontes de alimentação, rádios e circuitos de controle. Eles armazenam energia elétrica no campo elétrico entre duas armaduras separadas por um isolante, e seu comportamento depende da capacitância, da tensão aplicada e do dielétrico utilizado.

Neste conjunto de questões, você vai analisar situações que envolvem associação de capacitores, energia armazenada, efeito de dielétricos e relações entre carga, tensão e capacitância. As questões exigem interpretação física e aplicação de fórmulas, com foco em raciocínio mais avançado do que simples substituição numérica.

Questões sobre capacitores

Questão 01

Uma câmera fotográfica usa um capacitor de 470 microF carregado a 300 V para gerar um pulso de flash. Qual é a energia armazenada nesse capacitor antes da descarga?

A)14,1 J, pois a energia é C vezes V ao quadrado.B)2,1 J, pois a energia depende da metade de C vezes V².C)70,5 J, pois a energia é metade de C vezes V ao quadrado.D)141 J, pois a energia é C vezes V.E)0,14 J, pois a energia é V² dividido por C.

Gabarito: alternativa B). Usa-se E = 1/2 CV², com C em farad.

Comentários por alternativa:

A) Falta o fator 1/2, que é essencial na expressão da energia.
B) Usa-se E = 1/2 CV², com C em farad.
C) Erra por fator 2; 1/2 CV² é a fórmula correta.
D) C vezes V fornece carga, não energia armazenada.
E) A expressão proposta tem unidade e relação física incorretas.

Questão 02

Dois capacitores, de 2 microF e 3 microF, são ligados em série a uma fonte ideal. Qual é a capacitância equivalente do conjunto?

A)1,2 microF, pois em série a capacitância equivalente diminui.B)2,5 microF, pois a média aritmética é usada em série.C)5 microF, pois as capacitâncias se somam em qualquer associação.D)6/5 microF, pois 1/Ceq é a soma dos inversos.E)0,5 microF, pois o menor capacitor domina a associação.

Gabarito: alternativa D). Em série, soma-se o inverso das capacitâncias.

Comentários por alternativa:

A) O valor está próximo, mas não resulta da soma dos inversos.
B) A média aritmética não vale para capacitores em série.
C) Essa é a regra de associação em paralelo, não em série.
D) Em série, soma-se o inverso das capacitâncias.
E) O menor capacitor influencia, mas não determina sozinho o resultado.

Questão 03

Um capacitor de placas paralelas, inicialmente no vácuo, é desligado da fonte e depois recebe uma lâmina dielétrica que preenche totalmente o espaço entre as placas. O que acontece com a tensão entre as placas e com a energia armazenada?

A)A tensão diminui e a energia diminui, porque a carga permanece constante.B)A tensão aumenta e a energia aumenta, porque o dielétrico intensifica o campo.C)A tensão permanece igual e a energia diminui, porque o dielétrico aumenta a capacitância.D)A tensão diminui e a energia permanece igual, porque a fonte mantém o potencial fixo.E)A tensão aumenta e a energia diminui, porque a capacitância reduz.

Gabarito: alternativa A). Sem fonte, a carga fica constante e a capacitância aumenta.

Comentários por alternativa:

A) Sem fonte, a carga fica constante e a capacitância aumenta.
B) O dielétrico reduz o campo interno efetivo, não o intensifica.
C) A tensão não permanece igual se o capacitor está isolado.
D) Sem conexão à fonte, o potencial não fica fixo.
E) A capacitância aumenta com dielétrico, não reduz.

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Questão 04

Um capacitor de 8 microF é carregado a 12 V e depois desconectado da fonte. Em seguida, a distância entre as placas é dobrada, mantendo-se o mesmo dielétrico. Qual será a nova tensão entre as placas?

A)6 V, porque a capacitância dobra quando a distância aumenta.B)12 V, porque a tensão não depende da distância entre placas.C)3 V, porque o campo elétrico é reduzido ao quadrado.D)48 V, porque a energia se conserva totalmente.E)24 V, porque a capacitância cai pela metade e a carga se conserva.

Gabarito: alternativa E). Com o capacitor isolado, a carga permanece constante.

Comentários por alternativa:

A) Se a distância dobra, a capacitância não dobra; ela cai pela metade.
B) A tensão muda quando a capacitância muda e a carga é constante.
C) A relação correta não envolve quadrado nesse caso.
D) A energia não determina diretamente essa nova tensão dessa forma.
E) Com o capacitor isolado, a carga permanece constante.

Questão 05

Em um circuito de temporização, um resistor de 200 kOhm está em série com um capacitor de 50 microF. Qual é a constante de tempo do circuito?

A)0,01 s, pois a constante de tempo é R dividido por C.B)0,1 s, pois a constante de tempo depende da corrente inicial.C)100 s, pois o resistor em série aumenta o tempo por cem.D)10 s, pois a carga do capacitor define o tempo diretamente.E)1 s, pois a constante de tempo é R vezes C.

Gabarito: alternativa C). A constante de tempo é tau = RC.

Comentários por alternativa:

A) A expressão correta não é R/C; as unidades também não fecham.
B) A corrente inicial não define sozinha a constante de tempo.
C) A constante de tempo é tau = RC.
D) A carga influencia a evolução, mas não substitui tau = RC.
E) Esse cálculo dá 10 s, não 1 s.

Questão 06

Dois capacitores iguais, de 4 microF cada, são ligados em paralelo e submetidos a 9 V. Qual é a carga total armazenada pelo conjunto?

A)4 microC, pois a carga de cada capacitor é dividida entre eles.B)36 microC, pois a capacitância equivalente é 8 microF.C)18 microC, pois a tensão se soma na associação em paralelo.D)72 microC, pois cada capacitor armazena 36 microC.E)2 microC, pois a corrente se divide igualmente.

Gabarito: alternativa B). Em paralelo, as capacitâncias somam e a tensão é a mesma.

Comentários por alternativa:

A) A carga não se divide desse modo; cada capacitor recebe a mesma tensão.
B) Em paralelo, as capacitâncias somam e a tensão é a mesma.
C) Em paralelo, a tensão não se soma.
D) Cada capacitor armazena 36 microC, mas a soma total é 72 microC.
E) Corrente não é a grandeza pedida e não determina a carga total isoladamente.

Questão 07

Um capacitor de placas paralelas é conectado a uma bateria. Depois de carregado, a distância entre as placas é reduzida à metade, mantendo-se a conexão com a bateria. O que acontece com a carga armazenada?

A)A carga zera, porque a bateria descarrega o capacitor.B)A carga diminui pela metade, porque a distância ficou menor.C)A carga não muda, porque a capacitância não depende da distância.D)A carga quadruplica, porque a energia diminui.E)A carga dobra, porque a capacitância dobra e a tensão fica constante.

Gabarito: alternativa E). Com a bateria conectada, a tensão é constante e Q = CV.

Comentários por alternativa:

A) O capacitor continua conectado à bateria, então não zera.
B) A carga não diminui nesse caso; ela cresce com a capacitância.
C) A capacitância depende da distância entre as placas.
D) Quadruplicar não é a relação correta entre Q, C e V.
E) Com a bateria conectada, a tensão é constante e Q = CV.

Questão 08

Um capacitor inicialmente carregado é desligado da fonte e seus terminais são ligados por um fio ideal. Qual fenômeno físico ocorre e como fica a energia eletrostática armazenada?

A)O capacitor descarrega e a energia armazenada tende a zero.B)O capacitor permanece carregado e a energia não se altera.C)A carga aumenta e a energia aumenta, pois o fio alimenta o capacitor.D)A tensão aumenta e a energia se conserva integralmente.E)O campo elétrico dobra e a energia também dobra.

Gabarito: alternativa A). Ao curto-circuitar, a diferença de potencial desaparece.

Comentários por alternativa:

A) Ao curto-circuitar, a diferença de potencial desaparece.
B) Com os terminais ligados, a diferença de potencial tende a zero.
C) O fio não alimenta o capacitor; ele permite descarga.
D) A tensão não aumenta em curto-circuito.
E) O campo não dobra; ele desaparece com a descarga.

Questão 09

Em uma associação mista, dois capacitores de 6 microF estão em paralelo, e esse conjunto está em série com um capacitor de 3 microF. Qual é a capacitância equivalente do circuito?

A)3 microF, porque o capacitor em série domina o resultado.B)9 microF, porque 6 mais 6 mais 3 é a soma do circuito.C)6 microF, porque capacitores iguais em paralelo já formam o equivalente total.D)4,5 microF, porque primeiro soma-se o paralelo e depois calcula-se a série.E)1,5 microF, porque a série reduz a capacitância pela metade.

Gabarito: alternativa D). Primeiro, 6 e 6 em paralelo dão 12 microF.

Comentários por alternativa:

A) O valor de 3 microF é apenas um dos capacitores, não o equivalente final.
B) Capacitâncias não se somam todas juntas nessa associação mista.
C) O paralelo dos dois capacitores não encerra o problema; falta a série.
D) Primeiro, 6 e 6 em paralelo dão 12 microF.
E) A série reduz, mas o valor correto depende do cálculo completo.

Questão 10

Um estudante deseja aumentar a energia armazenada em um capacitor sem alterar sua capacitância. Qual procedimento é fisicamente adequado?

A)Reduzir a tensão aplicada à metade.B)Manter a carga constante e aumentar a distância entre as placas.C)Aumentar a tensão aplicada ao capacitor.D)Trocar o dielétrico por ar e manter a tensão fixa.E)Desligar a fonte para que o capacitor receba mais carga.

Gabarito: alternativa C). A energia cresce com o quadrado da tensão: E = 1/2 CV².

Comentários por alternativa:

A) Reduzir a tensão diminui a energia armazenada.
B) Aumentar a distância tende a reduzir a capacitância, contrariando a condição do enunciado.
C) A energia cresce com o quadrado da tensão: E = 1/2 CV².
D) Trocar o dielétrico pode alterar a capacitância, fugindo da condição proposta.
E) Desligar a fonte impede o aumento de carga; não é uma estratégia de carga adicional.

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