Enunciado

Física - Tipler - Vol 2- Ed: 6º - Capítulo 24.1 - Ex. 32

Para o circuito mostrado na Figura 24-36...

Os capacitores foram todos descarregados antes de serem conectados à fonte de tensão. Determine

(a) a capacitância equivalente da combinação

(b) a carga armazenada na placa carregada positivamente de cada capacitor

(c) a tensão em cada capacitor, e;

(d) a energia armazenada em cada capacitor.

Passo 1

Cara... Antes de falarmos sobre esse circuito do problema...

Repare que esse é um problema típico de associação de dois capacitores em série (capacitores e ) com um capacitor em paralelo (). Então, antes de falar desse circuito, vamos falar de um circuito geral desse tipo...

Passo 2

A capacitância resultante (equivalente ) seria a junção do (que é a equivalência da parte série) em paralelo com o , isto é...

OBS: O símbolo significa paralelo. Sabemos que em paralelo as capacitâncias se soma...

Para encontrar a , basta se lembrar de que capacitores em série possuem capacitância equivalente () através da fórmula...

Então...

Passo 3

Beleza, agora que já passamos por esse passo interno, podemos determinar o que queremos no exercício que é o ...

Fazendo então o paralelo entre e . Em paralelo, a resultante pode ser dada pela soma...

Então...

Passo 4

Considerando agora o nosso circuito...

Podemos falar que...

Então a capacitância resultante será...

Passo 5

Basicamente nesse item, queremos a carga em cada capacitor. De cara, já podemos dizer que já que as cargas estão em série. Para encontrar a carga em série então...