Você possui uma bateria com tensão constante
e três capacitores carregados com capacitâncias
. Como você deve arranjar os capacitores para utilizar a maior quantidade de energia da bateria de uma vez.
Escolha uma opção:
d. Os três em paralelo.
Escolha uma opção:
d. Os três em paralelo.
Passo 1
Vamos resumir o problema: você tem uma bateria com tensão constante
e três capacitores com capacitâncias
. Queremos descobrir como arranjar esses capacitores para usar a maior quantidade de energia da bateria de uma vez. Para resolver isso, vamos precisar entender como a energia armazenada em capacitores funciona e como diferentes arranjos (em série ou em paralelo) afetam essa energia.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar a fórmula da energia armazenada em um capacitor. A energia
armazenada em um capacitor é dada por:
onde
é a capacitância e
é a tensão aplicada. Isso nos mostra que, para maximizar a energia, queremos maximizar a capacitância total do arranjo.
Passo 3
Agora, precisamos entender como capacitâncias se combinam em diferentes arranjos. Quando capacitores são conectados em paralelo, a capacitância total
é a soma das capacitâncias individuais:
Já quando são conectados em série, a capacitância total é dada por:
Comparando essas duas situações, fica claro que a capacitância total é maior quando os capacitores estão em paralelo.
Passo 4
Como a energia armazenada depende da capacitância total e a capacitância total é maior quando os capacitores estão em paralelo, isso significa que a energia total
será maior nesse arranjo. Portanto, para utilizar a maior quantidade de energia da bateria de uma vez, devemos conectar os três capacitores em paralelo.
Resposta
d. Os três em paralelo.