CAPACITORES, GERADORES E RECEPTORES

1. O que você deve saber sobre CAPACITORES, GERADORES E RECEPTORES Além de resistores, os circuitos elétricos apresentam dispositivos para gerar energia potencial elétrica a partir de outros componentes (geradores), armazenar cargas, interromper temporariamente o fluxo da corrente (capacitores) e transformar a energia elétrica em trabalho útil (receptores). Neste tópico, vamos revisar conceitos relativos a esses dispositivos, assim como aos circuitos de múltiplas malhas, para os quais são necessárias as leis de Kirchhoff.

2. I. Capacitores São pares de condutores, denominados armaduras e eletrizados por indução. Uma armadura tem a mesma quantidade de cargas da outra, mas de sinais opostos. DAVID J. GREEN -ELECTRICAL/ALAMY/ OTHER IMAGES Capacitores eletrolíticos de alumínio. As armaduras são dois cilindros de raios diferentes, mas de mesmo eixo. Entre os cilindros, há uma camada de material dielétrico. CAPACITORES, GERADORES E RECEPTORES

3. Capacitor plano I. Capacitores Permissividade absoluta do vácuo: a constante ε0, que vale 8,8 . 10-12 F/m. O capacitor plano se torna mais eficiente quando a distância entre as placas é bem pequena, e a área de cada armadura é grande. CAPACITORES, GERADORES E RECEPTORES

4. I. Capacitores Associação de capacitores Na associação em série, as ddps se somam, e a carga armazenada em todos os capacitores é a mesma. CAPACITORES, GERADORES E RECEPTORES

5. I. Capacitores Associação de capacitores Na associação em paralelo, as cargas se somam, e a ddp é a mesma em todos os capacitores. CAPACITORES, GERADORES E RECEPTORES

6. I. Capacitores Energia potencial armazenada no capacitor A energia potencial pode ser determinada pelas diferentes relações entre a carga Q, a capacitância C e a tensão U. CAPACITORES, GERADORES E RECEPTORES

7. II. Geradores  Convertem energia elétrica em qualquer outro tipo de energia. Elevam o potencial elétrico das cargas que entram num circuito pelo polo negativo e saem pelo polo positivo. A potência total de entrada sofre uma perda. O restante é aproveitado pelo circuito como potência útil. Equação do gerador: A razão entre a potência útil e a total nos dá o rendimento do gerador: Um gerador ideal teria resistência interna nula: U = E e h = 100%. CAPACITORES, GERADORES E RECEPTORES

8. II. Geradores Associação de geradores Em série: a corrente que percorre todos os geradores da associação é a mesma; a fem equivalente é a soma das individuais. Em paralelo: só é eficiente se todos os geradores forem idênticos; a corrente total se dividirá em partes iguais, mantendo-se a fem constante. CAPACITORES, GERADORES E RECEPTORES

9. III. Receptores Equação do receptor Rendimentodo receptor CAPACITORES, GERADORES E RECEPTORES

10. IV. Leis de Kirchhoff • Necessárias para a obtenção de correntes em circuitos com diversas malhas  Refletem a conservação de energia e a conservação de cargas elétricas no interior do circuito. A soma das correntes que chegam a um nó (I1 e I2) deve ser igual à soma das correntes que dele saem (I3, I4 e I5). Lei dos nós: CAPACITORES, GERADORES E RECEPTORES

11. Lei das malhas A soma das ddps deve ser nula. IV. Leis de Kirchhoff Na lei das malhas, escolhemos arbitrariamente sentidos para as correntes em cada ramo do circuito e sentidos de percurso em cada malha. Ao lado, sentido anti-horário em ambas as malhas. No circuito de duas malhas acima: Lei dos nós, no ponto B: i2 = i1 + i3 CAPACITORES, GERADORES E RECEPTORES

12. RESPOSTA: A 1 (Unifal-MG)Os circuitos a seguir são formados por capacitores idênticos, associados de diferentes formas, conforme figura. Esses circuitos, designados por A, B e C, são todos submetidos à mesma diferença de potencial V. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS Considerando que UA, UBe UCsão respectivamente as energias totais dos circuitos A, B e C, pode-se afirmar que: a)UC> UA> UB. b)UA > UC > UB. c) UA> UC< UB. d) UC < UB > UA. CAPACITORES, GERADORES E RECEPTORES–NO VESTIBULAR

13. RESPOSTA: 3 (Cefet-CE)Um capacitor de placas paralelas é carregado com uma carga elétrica q. A área das placas e a distânciaentre elas valem, respectivamente, A e d. O meio entre asplacas é o vácuo, cuja permissividade elétrica vale ε0. a) Calcule a energia potencial elétrica, armazenada no campo elétrico entre as placas na situação da figura 1. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS CAPACITORES, GERADORES E RECEPTORES–NO VESTIBULAR

14. RESPOSTA: o A d RESPOSTA: Obs.: os valores ao lado devem ser expressos em função de ε0, q, d e A. Lembre-se de que a capacitância de um capacitor de placas paralelas, no vácuo, vale . 3 b) Mantendo uma das placas fixa, calcule o trabalho da força elétrica sobre a outra, para juntá-las completamente, conforme a figura 2 do eslaide anterior. c) Calcule o valor da força elétrica constante que a placa negativa exerce sobre a placa positiva. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS CAPACITORES, GERADORES E RECEPTORES–NO VESTIBULAR

15. 5 (UFJF-MG)Nos dois circuitos ao lado, as quatro baterias são idênticas, assim como as duas lâmpadas. Comparando o brilho das lâmpadas nos dois circuitos, assinale a alternativa correta sobre qual delas brilha mais. a) A lâmpada do circuito 1, porque as duas baterias em série fornecem voltagem menor que uma única bateria. b) A lâmpada do circuito 1, porque as duas baterias em série fornecem voltagem maior que uma única bateria. c) A lâmpada do circuito 2, porque as duas baterias em paralelo fornecem voltagem menor que uma única bateria. d) A lâmpada do circuito 2, porque as duas baterias em paralelo fornecem voltagem maior que uma única bateria. e) Ambas brilham igualmente. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: B Supondo as baterias ideais, no circuito 1 a fem é 2E; portanto, a corrente também dobra para 2i, para a mesma resistência. No circuito 2, a fem é igual a E, e a corrente vale i. Como o brilho depende da corrente que circula pela lâmpada, a lâmpada que brilhará mais é a do circuito 1. CAPACITORES, GERADORES E RECEPTORES–NO VESTIBULAR

16. RESPOSTA: D 7 (Uesc-BA)Considere um circuito elétrico constituído por duas baterias de forças eletromotrizes ε1 = 20,0 V e ε2 = 8,0 V e de resistências internas iguais a 1,0 Ω, um resistor de resistência elétrica igual a 10,0 Ω, um amperímetro ideal A e um voltímetro ideal V. Nessas condições, as leituras no amperímetro e no voltímetro são, respectivamente, iguais a: a) 2,4 A e 28,0 V. b) 2,0 A e 18,0 V. c) 1,2 A e 20,0 V. d) 1,0 A e 19,0 V. e) 0,8 A e 8,0 V. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS CAPACITORES, GERADORES E RECEPTORES–NO VESTIBULAR

17. 14 (UFC-CE)Considere o circuito da figura a seguir. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS CAPACITORES, GERADORES E RECEPTORES–NO VESTIBULAR

18. RESPOSTA: Lei dos nós no ponto A: I1 + I2 = I3 Percorrendo a malha esquerda no sentido horário a partir do ponto A, temos: 6 - 4I2 + 2I1 - 6 = 0 E a malha direita no sentido horário, a partir do ponto A: RESPOSTA: 14 a) Utilize as leis de Kirchhoff para encontrar as correntes I1, I2e I3. b) Encontre a diferença de potencial VA - VB. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS CAPACITORES, GERADORES E RECEPTORES–NO VESTIBULAR