De modo a estudar os efeitos da presença dos dielétricos em capacitores e sua influência sobre a diferença de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar e prever efeitos de intervenções nos ecossistemas, e seus impactos nos seres vivos e no corpo humano, com base nos mecanismos de manutenção da vida, nos ciclos da matéria e nas transformações e transferências de energia, utilizando representações e simulações sobre tais fatores, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
De modo a estudar os efeitos da presença dos dielétricos em capacitores e sua influência sobre a diferença de potencial entre os terminais deles, um estudante resolve montar um circuito simples com capacitores de valores C e 2C, ambos de placas paralelas. O circuito consiste em conectar os capacitores C e 2C em paralelo e, em seguida, o conjunto assim formado é conectado aos terminais de uma bateria capaz de estabelecer uma diferença de potencial V entre os terminais da associação. A seguir, a bateria é desconectada do conjunto, e um material de constante dielétrica K é introduzido entre as placas do capacitor C, resultando em um novo valor da diferença de potencial entre os terminais da associação. A combinação que expressa o novo valor do potencial em termos de K e V é dada por (UECE 2023)
- A) 2V/(K+2).
- B) 3V/(K+3).
- C) V/(K+2).
- D) 3V/(K+2).
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Com os capacitores C e 2C em paralelo sob diferença de potencial V, a capacitância equivalente é C + 2C = 3C e a carga total armazenada é Q = 3C x V. Passo 2: Como a bateria é desconectada antes de o dielétrico ser introduzido, a carga total fica isolada e se conserva: Q continua valendo 3CV. Passo 3: Ao inserir o dielétrico de constante K entre as placas do capacitor C, a capacitância desse capacitor passa de C para KC. O capacitor 2C não é alterado. Passo 4: Em paralelo, a nova capacitância equivalente é KC + 2C = C(K + 2). Passo 5: A nova diferença de potencial é V' = Q / C_eq = 3CV / [C(K + 2)] = 3V/(K + 2). Passo 6: Logo a alternativa correta é a D, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: a alternativa A usaria carga 2CV, que ignora a carga do capacitor C; a alternativa B trataria o fator K como se fosse somado à capacitância, o que não é correto; a alternativa C usaria carga CV, considerando apenas o capacitor C e ignorando o capacitor 2C.
💡 Dica: Analise a associação dos capacitores e o efeito do dielétrico na capacitância e potencial.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula a carga total como 2CV, considerando apenas o capacitor de 2C e esquecendo a carga armazenada pelo capacitor C em paralelo.
O aluno trata o dielétrico como uma soma e obtém capacitância C(K + 3), como se o dielétrico acrescentasse ao total ou o capacitor 2C fosse tratado como 3C.
O aluno considera a carga inicial como CV, levando em conta apenas o capacitor C, e esquece que o capacitor 2C também armazena carga da bateria.
CORRETA. A alternativa considera a capacitância do capacitor C multiplicada pela constante dielétrica K, somada à capacitância do capacitor 2C, e usa a conservação da carga para determinar a nova diferença de potencial.
Raio-X da questão
capacitores, dielétricos, potencial
diagnostico
capacitância de capacitores · associação de capacitores
Estude capacitância, associação de capacitores e efeito dielétrico.
Confundir efeito do dielétrico na capacitância e no potencial, ou esquecer que a bateria foi desconectada.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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