Em um determinado circuito um capacitor de 10 μF é ligado aos terminais da associação em série de duas pilhas de 1,5 V. Determine:
a) a carga elétrica armazenada no capacitor;
b) a energia potencial elétrica armazenada no capacitor.
a) a carga elétrica armazenada no capacitor;
b) a energia potencial elétrica armazenada no capacitor.
Passo 1
Vamos dar uma olhada no que o exercício está pedindo. Temos um circuito onde um capacitor de
está ligado aos terminais de duas pilhas de
conectadas em série. O conteúdo envolvido aqui é capacitância, carga elétrica e energia armazenada em capacitores. Para resolver, vamos precisar usar as fórmulas básicas de capacitores em circuitos elétricos.
Passo 2
Primeiro, precisamos encontrar a carga elétrica armazenada no capacitor. Quando capacitores estão ligados a uma fonte de tensão, a carga
armazenada no capacitor pode ser calculada usando a fórmula:
onde:
-
é a capacitância, -
é a tensão.
Passo 3
Vamos calcular a tensão total fornecida pelas pilhas. Como as pilhas estão em série, as tensões se somam:
Passo 4
Agora, aplicamos a fórmula da carga com os valores que temos:
Passo 5
Para encontrar a energia potencial elétrica armazenada no capacitor, usamos a fórmula:
onde:
-
é a energia, -
é a capacitância, -
é a tensão.
Passo 6
Substituindo os valores na fórmula:
Resposta
a) A carga elétrica armazenada no capacitor é de
.
b) A energia potencial elétrica armazenada no capacitor é de
.