Em uma experiência de laboratório, um capacitor de 2 µF é carregado até atingir uma tensão de 12 V. Utilizando…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma experiência de laboratório, um capacitor de 2 µF é carregado até atingir uma tensão de 12 V. Utilizando a fórmula E = 1/2 · C · V², qual é a energia armazenada no capacitor?
- A) 1,44 × 10^-4 J
- B) 2,4 × 10^-5 J
- C) 2,88 × 10^-4 J
- D) 7,2 × 10^-5 J
- E) 3,6 × 10^-5 J
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. C = 2 µF, que equivale a 2 × 10^-6 F, e V = 12 V.
- Aplique a fórmula E = 1/2 · C · V². Primeiro calcule o quadrado da tensão: V² = 12² = 144.
- Substitua os valores: E = 1/2 · 2 × 10^-6 · 144. O 1/2 vezes 2 × 10^-6 resulta em 1 × 10^-6, e 1 × 10^-6 · 144 = 144 × 10^-6 = 1,44 × 10^-4 J.
- Logo, a energia armazenada é 1,44 × 10^-4 J, alternativa A, que é o gabarito.
- Por que as outras estão erradas. B) 2,4 × 10^-5 J corresponde a C · V, sem o quadrado da tensão. C) 2,88 × 10^-4 J corresponde a C · V², esquecendo o fator 1/2. D) 7,2 × 10^-5 J surge de uma fração indevida sobre C · V², como se o fator fosse 1/4. E) 3,6 × 10^-5 J surge de usar V = 6 V, a metade da tensão, no lugar de 12 V.
💡 Dica: Aplique a fórmula da energia do capacitor diretamente.
Alternativa por alternativa
É a resposta que o enunciado sustenta.
O aluno calcula C · V = 2 × 10^-6 · 12, confundindo a energia com a grandeza carga elétrica (Q = C · V) e esquecendo de elevar a tensão ao quadrado e de usar o fator 1/2.
O aluno aplica corretamente C · V² = 2 × 10^-6 · 144, mas omite o fator 1/2 da fórmula, dobrando o resultado.
O aluno usa um fator de 1/4 em vez de 1/2 na fórmula, ou divide a capacitância por 2 de forma indevida, obtendo 72 × 10^-6 J.
O aluno substitui a tensão por 6 V, metade do valor dado, talvez confundindo o fator 1/2 da fórmula com uma divisão da tensão por 2.
Raio-X da questão
energia armazenada em capacitor
avaliacao
fórmula da energia do capacitor · cálculo de potência elétrica
Revisar a fórmula da energia em capacitores e suas aplicações.
Confundir a fórmula da energia armazenada, aplicando incorretamente os valores de capacitância ou tensão.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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