Unidades eletrônicas de flash em uma câmera contém um capacitor para armazenar a energia usada para produzir o flash. Em tais unidades, o flash dura
s com uma potência média gerada de
. Se a conversão de energia elétrica em luz tem eficiência de
(o resto vai para energia térmica) e o capacitor está a um sujeito a uma diferença de potencial de
, qual a sua capacitância em farad se a energia armazenada no capacitor é suficiente para produzir um flash?
Passo 1
Beleza, vamos entender qual é a parada aqui! A questão fala sobre unidades eletrônicas de flash em uma câmera que usam um capacitor para guardar energia. Queremos descobrir a capacitância desse capacitor. A matéria envolvida é energia elétrica armazenada em capacitores. Para resolver isso, vamos precisar das fórmulas de energia em capacitores e calcular com os valores fornecidos.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar como calcular a energia armazenada em um capacitor. A fórmula é:
Aqui,
é a energia,
é a capacitância e
é a diferença de potencial.
Passo 3
Agora, sabemos que a energia usada para produzir o flash é a potência multiplicada pelo tempo:
Dado que nem toda a energia armazenada é convertida em luz (tem uma eficiência
), a energia útil é:
Passo 4
Vamos igualar as duas expressões para encontrar a capacitância
:
Resolvendo para
:
Passo 5
Agora, vamos colocar os valores fornecidos na fórmula:
- Potência média
- Tempo
- Eficiência
- Diferença de potencial
Substituindo:
Passo 6
Vamos calcular o numerador:
E o denominador:
Passo 7
Agora, dividindo o numerador pelo denominador:
Resposta
A capacitância necessária é aproximadamente
.
Exercícios relacionados
Um capacitor é construído usando duas placas paralelas planas de área
e02 m2m2 e são separadas por uma distância de d=3,30e-02 m. Então, uma placa de metal com espessura de
e do mesmo formato e área que as placas é inserida exatamente no meio do capacitor sem tocar as placas. Qual a capacitância em farad dessa configuração?
Use .
Use
Um capacitor de placas paralelas é construído utilizando-se um material cuja constante dielétrica é 3 e cuja rigidez dielétrica é
. A capacitância
desejada é e o capacitor deve suportar uma diferença de potencial máxima de 4000 V. Encontre a área mínima das placas do capacitor.
Use e de a resposta em m2m2.
desejada é
Use
Dois capacitores, c1= C1=3,44e-05 Faradays e c2= C2=4,01e-06 Faradays, são conectados em paralelo e carregados até
. Calcule a energia total armazenada nos dois capacitores. Qual é a diferença de potencial necessária nos mesmos capacitores conectados em série para a combinação armazenar a mesma energia que a calculada quando eles estavam em paralelo? De a resposta em Volts.
Um capacitor é formado por duas cascas condutoras esféricas no vácuo. A esfera interior tem raio
e a exterior tem raio
. Aplica-se uma diferença de potencial de
no capacitor. Qual a densidade de energia uu em
?
Use .
Resposta
Use