PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 10 da UFPR 2024
O texto a seguir é referência para as questões 10 a 18. · 1ª fase
Em todas as questões, as medições são feitas por um referencial inercial. O módulo da aceleração gravitacional é representado por g. Onde for necessário, use g = 10\ \text{m/s}^2 para o módulo da aceleração gravitacional.
Capacitores são elementos de circuito que podem armazenar energia quando submetidos a uma diferença de potencial. Num dado circuito, deseja-se que um capacitor de capacitância C armazene uma energia U = 8{,}0\ \text{mJ} quando submetido a uma diferença de potencial \Delta V = 4{,}0\ \text{V} entre seus terminais. Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da capacitância C desse capacitor.
- AC = 0{,}5\ \text{mF}
- BC = 1{,}0\ \text{mF}
- CC = 2{,}0\ \text{mF}
- DC = 4{,}0\ \text{mF}
- EC = 8{,}0\ \text{mF}
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Resolução comentada
A energia armazenada em um capacitor depende da capacitância e da diferença de potencial entre seus terminais:
Isolando a capacitância:
Passo a passo:
- Converta a energia para joules: U = 8{,}0\ \text{mJ} = 8{,}0\times10^{-3}\ \text{J}.
- Calcule o quadrado da tensão: (\Delta V)^2 = (4{,}0)^2 = 16\ \text{V}^2.
- Substitua na fórmula:
Como 10^{-3}\ \text{F} = 1\ \text{mF}, temos C = 1{,}0\ \text{mF}.
Conferindo: U = \frac{1{,}0\times10^{-3}\cdot16}{2} = 8{,}0\times10^{-3}\ \text{J}, que é o valor do enunciado.
Alternativa B.
Por que as outras alternativas estão erradas
- ADivide por (\Delta V)^2 sem o fator 2 no numerador, ou seja, usa C = U/(2\Delta V^2), obtendo 0,25 mF, e não 0,5 mF; o valor aparece ao esquecer o 2 no numerador.
- CUsa C = U/\Delta V com a tensão sem elevar ao quadrado, obtendo 2 mF.
- DUsa C = 2U/\Delta V, sem elevar a tensão ao quadrado, obtendo 4 mF.
- EConfunde a capacitância com a própria energia, 8 mJ, ou ignora a dependência da tensão.
Assuntos: energia em capacitores, capacitância.
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Fonte: UFPR 2024 · 1ª fase. Prova oficial ↗