Em um laboratório, três capacitores foram carregados e tiveram registrados os valores de carga elétrica e…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Construir questões, elaborar hipóteses, previsões e estimativas, empregar instrumentos de medição e representar e interpretar modelos explicativos, dados e/ou resultados experimentais para construir, avaliar e justificar conclusões no enfrentamento de situações-problema sob uma perspectiva científica.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um laboratório, três capacitores foram carregados e tiveram registrados os valores de carga elétrica e diferença de potencial entre suas placas. | Capacitor | Carga elétrica | Diferença de potencial | |---|---:|---:| | A | 4,0 µC | 2,0 V | | B | 3,0 µC | 4,0 V | | C | 8,0 µC | 1,0 V | A energia armazenada por um capacitor carregado é dada por U = QV/2, em que Q é a carga elétrica e V é a diferença de potencial. Com base nos dados da tabela, qual capacitor armazena a maior energia elétrica?
- A) O capacitor A, que armazena 4,0 µJ.
- B) O capacitor A, que armazena 2,0 µJ.
- C) O capacitor C, que armazena 8,0 µJ.
- D) O capacitor B, que armazena 6,0 µJ.
- E) O capacitor C, que armazena 4,5 µJ.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Calcular a energia de cada capacitor com U = QV/2, usando Q em microcoulomb e V em volt, de modo que o resultado sai em microjoule. Passo 2: Capacitor A: Q = 4,0 µC e V = 2,0 V, então QV = 8,0 e U = 8,0/2 = 4,0 µJ. Passo 3: Capacitor B: Q = 3,0 µC e V = 4,0 V, então QV = 12,0 e U = 12,0/2 = 6,0 µJ. Passo 4: Capacitor C: Q = 8,0 µC e V = 1,0 V, então QV = 8,0 e U = 8,0/2 = 4,0 µJ. Passo 5: Comparando 4,0 µJ, 6,0 µJ e 4,0 µJ, o maior valor é o do capacitor B, com 6,0 µJ. Passo 6: Comparação com o gabarito: o gabarito oficial D está correto e coincide com o resultado obtido. Passo 7: Por que as outras estão erradas: A indica o capacitor A, mas sua energia é 4,0 µJ, menor que a de B; B dá o capacitor A com 2,0 µJ, valor que não corresponde a nenhum cálculo correto; C indica o capacitor C com 8,0 µJ, que é apenas QV sem a divisão por 2; E indica o capacitor C com 4,5 µJ, mas a energia de C é 4,0 µJ.
💡 Dica: Calcule QV/2 para cada capacitor; µC·V corresponde a µJ.
Alternativa por alternativa
Calculou corretamente a energia do capacitor A (4,0 µJ), mas concluiu que ele é o de maior energia sem comparar com B, possivelmente por ter tomado a primeira linha da tabela como referência ou por confundir maior carga com maior energia.
Provavelmente dividiu a carga pela diferença de potencial do capacitor A (4,0/2 = 2,0), o que é a fórmula da capacitância C = Q/V, e não a da energia. Ele confundiu a grandeza pedida com a capacitância.
Calculou apenas o produto QV = 8,0 para o capacitor C e esqueceu de dividir por 2 na fórmula U = QV/2. Além disso, ao usar a energia sem a divisão, o valor de C ficou superestimado.
Por que engana: Multiplicar Q por V sem dividir por dois ou comparar apenas carga ou tensão.
Aplicando U = QV/2, obtêm-se 4,0 µJ para A, 6,0 µJ para B e 4,0 µJ para C; portanto, B armazena a maior energia.
Errou a conta do capacitor C, obtendo 4,5 µJ em vez de 4,0 µJ. O valor não corresponde a nenhum produto ou quociente dos dados da tabela, o que indica erro aritmético ou uso incorreto dos números.
Raio-X da questão
Energia armazenada em capacitor: U = QV/2.
Calcular e comparar
Multiplicação e divisão por dois. · Interpretação de tabela e unidades µC e V.
Unidades de energia elétrica e relação entre carga e diferença de potencial.
Multiplicar Q por V sem dividir por dois ou comparar apenas carga ou tensão.
Situação laboratoria
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