Eletricidade, Física Clássica
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Eletricidade, Física Clássica
Na figura temos uma associação de cinco capacitores conectada a um gerador de corrente contínua de fem igual a ε. Todos os cinco capacitores estão carregados e o capacitor de 1 μF está armazenando uma energia elétrica igual a 18 μJ. Determine:
a) a carga do capacitor de 4 μF;
b) a força eletromotriz da fonte.
Minha resolução:
a)
18 μJ=(1/2)C.U^2
Como no ramo do capacitor de 1μF está em paralelo, a tensão é a mesma para todos capacitores. Posso adotar, portanto, (1/2)U^2 como uma constante
(1/2)U^2 = 18
Tem-se, portanto, que a energia total armazenada no ramo é
Etotal=(6+1+5).10^-6.18=216μJ
Sendo a energia também igual à
E=(1/2C)Q^2
216.10^-6=(1/2.12.10^-6).Q^2
Q=72μC
Adotando uma capacitância equivalente para o ramo em paralelo, temos um sistema em série, que, por definição, tem Q igual para todos capacitores.
Logo a carga do capacitor de 4 μF é também igual a 72μC
b)
Para determinar a tensão, basta achar a capacitância equivalente e defini-la por U=Q/C
1/Ceq=1/4+1/12+1/6
Ceq=2μF
U=72μC/2μF
U=36v
. Sei que é redundante postar minha resolução aqui, mas só percebi um erro nas contas durante a montagem da minha resolução. Para não perder o trabalho, vou postar a questão mesmo assim.
a) a carga do capacitor de 4 μF;
b) a força eletromotriz da fonte.
Minha resolução:
a)
18 μJ=(1/2)C.U^2
Como no ramo do capacitor de 1μF está em paralelo, a tensão é a mesma para todos capacitores. Posso adotar, portanto, (1/2)U^2 como uma constante
(1/2)U^2 = 18
Tem-se, portanto, que a energia total armazenada no ramo é
Etotal=(6+1+5).10^-6.18=216μJ
Sendo a energia também igual à
E=(1/2C)Q^2
216.10^-6=(1/2.12.10^-6).Q^2
Q=72μC
Adotando uma capacitância equivalente para o ramo em paralelo, temos um sistema em série, que, por definição, tem Q igual para todos capacitores.
Logo a carga do capacitor de 4 μF é também igual a 72μC
b)
Para determinar a tensão, basta achar a capacitância equivalente e defini-la por U=Q/C
1/Ceq=1/4+1/12+1/6
Ceq=2μF
U=72μC/2μF
U=36v
. Sei que é redundante postar minha resolução aqui, mas só percebi um erro nas contas durante a montagem da minha resolução. Para não perder o trabalho, vou postar a questão mesmo assim.
fraveras2001- Iniciante
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Re: Eletricidade, Física Clássica
Capacitor de 1 uF ---> Ep(1) = (1/2).C1.U(1)² ---> 18 = (1/2).1.U(1)² ---> U(1) = 6 V --->
Tensão do paralelo 6 // 1 // 5 ---> Ue = 6 V
Capacitância equivalente de 6 // 1 // 5 ---> Ce = 12 uF
Carga deste capacitor equivalente: Qe = Ce.Ue ---> Qe = 12.6 ---> Qe = 72 uC
Qe , 6 uF e 4 uF estão em série ---> Q(6) = Q(4) = Qe ---> Q(6) = Q(4) = 72 uC
Q(4) = C(4).U(4) ---> 72 = 4.U(4) ---> U(4) = 18 V
Q(6) = C(6).U(6) ---> 72 = 6.U(6) ---> U(6) = 12 V
E = 6 + 18 + 12 ---> E = 36 V
Tensão do paralelo 6 // 1 // 5 ---> Ue = 6 V
Capacitância equivalente de 6 // 1 // 5 ---> Ce = 12 uF
Carga deste capacitor equivalente: Qe = Ce.Ue ---> Qe = 12.6 ---> Qe = 72 uC
Qe , 6 uF e 4 uF estão em série ---> Q(6) = Q(4) = Qe ---> Q(6) = Q(4) = 72 uC
Q(4) = C(4).U(4) ---> 72 = 4.U(4) ---> U(4) = 18 V
Q(6) = C(6).U(6) ---> 72 = 6.U(6) ---> U(6) = 12 V
E = 6 + 18 + 12 ---> E = 36 V
Elcioschin- Grande Mestre
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