Em um laboratório escolar, estudantes analisam um capacitor usado para alimentar brevemente um sensor de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar os benefícios e os riscos à saúde e ao ambiente, considerando a composição, a toxicidade e a reatividade de diferentes materiais e produtos, como também o nível de exposição a eles, posicionando-se criticamente e propondo soluções individuais e/ou coletivas para seus usos e descartes responsáveis.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um laboratório escolar, estudantes analisam um capacitor usado para alimentar brevemente um sensor de qualidade da água. Antes de uma medição, o capacitor é carregado até atingir uma diferença de potencial de 12 V. A capacitância indicada pelo fabricante é de 100 µF. Considerando o capacitor ideal e desprezando perdas, a energia elétrica armazenada pode ser calculada por W = 1/2 · C · V², com C expressa em farads. Com base nas informações do texto, qual é, em joules, a energia armazenada no capacitor?
- A) 7,2 J
- B) 7200 J
- C) 0,0006 J
- D) 0,0144 J
- E) 0,0072 J
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A capacitância é C = 100 µF e a tensão é V = 12 V. A fórmula dada é W = 1/2 · C · V², com C em farads.
- Converta a capacitância para farads. 1 µF = 10^-6 F, logo 100 µF = 100 × 10^-6 F = 1 × 10^-4 F = 0,0001 F.
- Calcule V². V² = 12² = 144 V².
- Aplique a fórmula. W = 1/2 × 1 × 10^-4 × 144 = 0,5 × 144 × 10^-4 = 72 × 10^-4 = 0,0072 J.
- Conclusão. A energia armazenada é 0,0072 J, alternativa E, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: A (7,2 J) e B (7200 J) superestimam a energia porque tratam a capacitância como se fosse muito maior que 100 µF; C (0,0006 J) usa a tensão elevada à primeira potência em vez de ao quadrado; D (0,0144 J) esquece o fator 1/2 da fórmula.
💡 Dica: Aplique a fórmula da energia do capacitor diretamente.
Alternativa por alternativa
Provavelmente trocou microfarads por milifarads, usando C = 0,1 F em vez de 0,0001 F. Assim obteve 0,5 × 0,1 × 144 = 7,2 J, mil vezes maior que o resultado correto.
Provavelmente leu 100 µF como 100 F e não converteu a unidade. Com C = 100 F, obteve 0,5 × 100 × 144 = 7200 J.
Por que engana: Confundir unidades de capacitancia ou esquecer de converter microfarads para farads ao calcular a energia.
Provavelmente usou V em vez de V² na fórmula, calculando 0,5 × 10^-4 × 12 = 0,0006 J. Sabe a fórmula, mas aplicou mal a potência da tensão.
Provavelmente calculou apenas C × V², sem o fator 1/2 da fórmula da energia. Obteve 10^-4 × 144 = 0,0144 J, o dobro do valor correto.
É necessário converter a capacitância para farads: 100 µF = 100 × 10⁻⁶ F = 1,0 × 10⁻⁴ F. Aplicando a expressão, W = 1/2 · (1,0 × 10⁻⁴) · 12² = 1/2 · 1,0 × 10⁻⁴ · 144 = 0,0072 J.
Raio-X da questão
energia armazenada em capacitor
avaliacao
energia em capacitor · formula de energia eletrica
Revisar a fórmula da energia em capacitores e suas unidades.
Confundir unidades de capacitancia ou esquecer de converter microfarads para farads ao calcular a energia.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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